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 Number: 318 Advancements in Transmission Cable Protection, Control and Monitoring. Demetrios Tziouvaras (Schweitzer Engineering Laboratories, Inc., USA) Simon Chano (Hydro-Québec, Canada)

Objetivo Análise detalhada das características técnicas e avanços nos sistemas de Proteção, Supervisão e Controle de Linhas de Transmissão Subterrâneas. Detalhamento das características térmicas e influência dos métodos de aterramento das blindagens para definição dos justes de proteção. Comportamento da Proteção para faltas utilizando a Função Diferencial de Sobrecorrente, Comparação de Fase, Comparação Direcional e a aplicação da Proteção de Distância em Linhas de Transmissão Subterrânea. Métodos de Proteção para aplicações em diferentes combinações de circuitos com Linhas Aéreas e Cabos Subterrâneos.

Destaques O uso da Função de Distância para proteção de Linhas Subterrâneas, em conjunto com esquemas de Proteção Diferencial de Sobrecorrente e Comparação Direcional; A influência e o erro que o tipo de aterramento da blindagem dos cabos introduz na compensação da corrente de seqüência zero; Uso da capacidade dos relés numéricos para telecomunicação relé a relé provendo novos esquemas de proteção.

Dúvidas Esquemas de Proteção Diferencial de Sobrecorrente de Linhas utilizando algoritmos de seqüência zero ou seqüência negativa (vantagens e desvantagens). Técnicas complementares para garantir a segregação de fase para faltas de alta impedância. Utilização de ciclos de religamentos em linhas combinadas com trechos Aéreos e Subterrâneos.

Conclusões Os esquemas de proteção de Linhas Subterrâneas utilizando Relés Numéricos devem dispor de funções Integradas de Distância, Diferencial de Linha e capacidade de telecomunicação relé a relé. O uso da função de distância para proteção de Linhas de Transmissão Subterrâneas devem considerar:  A determinação do K0 apropriado;  O efeito do aterramento da blindagem na compensação de seqüência zero do relé;  Não linearidade de Z0 em relação a distância para cabos subterrâneos.

Conclusões O uso das funções de telecomunicação relé a relé permite o desenvolvimentos de novos esquemas de proteção complementares aos esquemas tradicionais com:  Baixo custo de implementação;  Aumento da confiabilidade do sistema de proteção; e  Melhora no desempenho da Linha de Transmissão Subterrânea.

Respostas às questões do REP Número da questão: 6 Questão:  As in paper 318, Advancements in Transmission Cable Protection, Control, and Monitoring, presented later in this special report, paper 317 describes an additional protection function as a compliment of phase current differential scheme. In paper 317, zero-sequence current based differential scheme is presented as an improvement and add-on for line protection using the differential principle, especially for high-resistive earth faults, whilst paper 318 presents negative-sequence based solution as the preferred one, regarding the specific cable protection application. What advantages and disadvantages may be pointed out when comparing zero vs. negative sequence based line current differential schemes, and what complimentary supervising techniques would be possible, if any, to maintain phase segregation for high-resistive earth faults, in order to allow single pole autoreclosing cycles?

Respostas às questões do REP Número da questão: 6 Resposta:  Cable zero-sequence impedance depends on the fault current return paths, while the negative-sequence impedance does not. Negative-sequence directional elements, with the aid of communications relay-to-relay, provide reliable and sensitive cable protection against unbalanced faults. Negative-sequence directional elements provide excellent fault resistance coverage. These elements do not need to be desensitized to the effects of charging current.

Respostas às questões do REP Número da questão: 7 Questão:  Whilst positive-sequence calculation method was considered to be accurate, zero- sequence measurement method revealed to be more adequate than the calculation method to obtain the impedance values used for setting procedures and short-circuit studies. Paper 318 refers that the zero-sequence impedance uncertainty as one of the major factors that determines the difficulties of traditional distance protection to adequately protect underground cables. As many factors that influence zero- sequence impedance may change over time, up to what extension should the line commissioning measured value be valid? Would the measurement method be a means to overcome problems raised by the zero-sequence impedance uncertainty when using traditional distance relays for underground cable protection applications? Are there any experiences about adaptive or on-line exchanges of zero-sequence quantities?

Respostas às questões do REP Número da questão: 7 Resposta:  The line commissioning measured value for zero-sequence impedance is valid if considered the nonlinearities such as all ground-current return paths, steel pipe saturation variation and the effective permeability of the steel pipe. Furthermore the zero-sequence compensation factor k0 is not constant for internal cable faults, and it depends on the location of the fault along the cable circuit. Because ground distance relays use a single value of k0, the compensated loop impedance displays a nonlinear behavior.

Respostas às questões do REP Número da questão: 13 Questão  Combined cable/overhead lines as transmission grid branches are becoming everyday a less rare topological arrangements, which produces a challenging for the protection engineering. Paper 315 reports practices on this application in Spain, whilst paper 318 also describes possible protection philosophy and practical solutions for complex combined cable/overhead lines. What other practical examples of combined cable/overhead line protection schemes may be shared, especially for what autoreclosing strategies are concerned?

Respostas às questões do REP Número da questão: 13 Resposta:  ?