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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA-IFTO CAMPUS- PALMAS
FRANKLIN DA SILVA OLIVEIRA
APLICAO DE RELIGADORES AUTOMATIZADOS NAS REDES DE
DISTRIBUIO PRIMRIAS DA COMPANHIA DE ENERGIA
ELTRICA DO ESTADO DO TOCANTINS - CELTINS
Palmas, TO.
2011
-
FRANKLIN DA SILVA OLIVEIRA
APLICAO DE RELIGADORES AUTOMATIZADOS NAS REDES DE
DISTRIBUIO PRIMRIAS DA COMPANHIA DE ENERGIA
ELTRICA DO ESTADO DO TOCANTINS - CELTINS
Trabalho de Concluso de Curso
apresentado Coordenao da rea de
Indstria como requisito final para
obteno do diploma de concluso do
Curso Superior de Tecnologia em Sistemas
Eltrico do Instituto Federal de Educao,
Cincia e Tecnologia Campus Palmas.
Orientador: Profo Msc. Fbio Lima de
Albuquerque
Palmas, TO
2011
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R672e
Oliveira, Franklin da Silva.
Aplicao de Religadores Automatizados nas redes de distribuio primrias da Companhia de Energia Eltrica do Estado do Tocantins - CELTINS / Franklin da Silva Oliveira. Palmas-TO, 2011.
93f. : il. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao Tecnolgica em
Sistemas Eltricos) Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Tocantins Campus Palmas, 2011.
Orientador: Profo Msc. Augusto Lima de Albuquerque
1. Automao. 2. Religadores. 3. Qualidade. I. Oliveira, Franklin
da Silva II. Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Tocantins Campus Palmas. III. Ttulo
CDD 621.3121
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FRANKLIN DA SILVA OLIVEIRA
APLICAO DE RELIGADORES AUTOMATIZADOS NAS REDES DE
DISTRIBUIO PRIMRIAS DA COMPANHIA DE ENERGIA
ELTRICA DO ESTADO DO TOCANTINS - CELTINS
Este Trabalho de Concluso de Curso foi julgado e aprovado como cumprimento s
exigncias legais do currculo do Curso Superior de Tecnologia em Sistemas
Eltricos pela Coordenao da rea Indstria no Instituto Federal de Cincia e
Tecnologia -IFTO Campus Palmas.
Palmas, 02 de dezembro de 2011.
______________________________________
Prof. Dr. Elcio Precioso de Paiva Supervisor do Trabalho de Concluso de Curso
_____________________________________
Prof. M.Sc. Mateus Lima Peduzzi Coordenador
Banca Examinadora:
______________________________________
Profo Msc. Fbio Lima de Albuquerque Presidente e Orientador
______________________________________
Profo Msc. Srgio Batista Silva Co-Orientador
______________________________________
Prof. Msc. Kaisson Teodoro de Souza Membro de Banca Examinadora
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AGRADECIMENTOS
A Deus por me conceder sade, inteligncia e principalmente fora nessa reta
final.
A minha famlia que sempre estiveram do meu lado.
Aos meus amigos e colegas de turma.
Aos meus cachorros Johw e Jolie que fazem a alegria da casa.
A Milena minha noiva e futura esposa.
E a todos que colaboraram de forma direta ou indireta para este trabalho.
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RESUMO
Este trabalho visa mostrar todo o processo de automatizao implantado nas
linhas de distribuio de 13,8kV e 34,5kV da Companhia de Energia Eltrica do
Estado do Tocantins CELTINS. Foi feito um levantamento de cada equipamento,
bem como o funcionamento dos mesmos. Foi feito uma anlise dos benefcios
adquiridos nas LDs da CELTINS. Benefcios estes, que impacta diretamente na
reduo dos indicadores exigidos pela Agncia Nacional de Energia Eltrica -
ANEEL, onde os mesmos so confrontados atravs de grficos e planilhas. Aliado a
isto uma melhoria na qualidade da energia fornecida aos consumidores.
Palavras-chave: redes automatizadas, qualidade, energia eltrica.
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ABSTRACT
This work aims to show the whole process of automation implemented in the
distribution lines of 13.8kV and 34.5kV Electric Power Company of the State of
Tocantins CELTINS. A survey was administered to each device, and the operation
thereof. He was madean analysis of the benefits acquired the indicators required by
the National Agency of Electric Energy ANEEL, where they are confronted with
chartsand spreadsheets. Allied to this improvement in the quality of energy supplied
toconsumers.
Keywords: automated networks, quality, power.
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1 INTRODUO
cada vez maior as exigncias dos consumidores na qualidade da energia
eltrica fornecida, aliadas a uma contnua necessidade de melhoria dos indicadores
de qualidade como mais um aspecto relevante da eficincia das empresas
distribuidoras de energia eltrica, tem conduzido utilizao de dispositivos eletro-
eletrnicos nos centros operacionais de sistemas eltricos de potncia.
Essa necessidade, aliada evoluo tecnolgica de hardwares e softwares
tornaram os sistemas de automao confiveis, resistentes e com custo acessvel,
permitiu a utilizao de tecnologia de ponta nos processos operacionais de energia
eltrica. O telecomando de religadores uma dessas tecnologias de ponta com
timo impacto na melhoria dos indicadores e na qualidade da energia fornecida.
1.1 TEMA
Automatizao dos religadores na rede de distribuio de 13,8kV e 34,5kV da
Companhia de Energia Eltrica do Estado do Tocantins - CELTINS
1.1.1 Delimitao do Tema
Um estudo sobre aplicao de religadores automatizados na rede de
distribuio de 13,8kV e 34,5kV e o seu impacto direto na reduo dos indicadores
nos circuitos da concessionria CELTINS.
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1.2 PROBLEMTICA
O que fazer para reduzir o tempo de recomposio nos circuitos de
distribuio com indicadores elevados da CELTINS?
1.3 HIPTESE DO TRABALHO
Automatizao dos religadores na rede de distribuio de 13,8kV e 34,5kV da
e 34,5kV da Companhia de Energia Eltrica do Estado do Tocantins CELTINS.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Geral
Analisar a aplicao de religadores automatizados nos circuitos de
distribuio da CELTINS com altos ndices de interrupes no fornecimento de
energia eltrica, com intuito de reduzir os indicadores DEC e FEC.
1.4.2 Especficos
- Estudar quais equipamentos e tecnologias atende melhor a concessionria;
- Fazer levantamento dos circuitos de distribuio com indicadores elevados;
- Estudar a viabilidade tcnica na implantao de religadores automatizados;
- Comparar o modelo antigo com o modelo novo ressaltando as melhorias.
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1.5 JUSTIFICATIVA
medida que os benefcios da energia passaram a fazer parte do dia a dia
das pessoas, natural que se tenha uma preocupao quanto qualidade da
energia, bem como, com a continuidade do servio fornecido.
Atualmente os custos e prejuzos com as redes de distribuio do-se a maior
parte devido s interrupes no fornecimento da energia eltrica e as dificuldades no
restabelecimento do servio.
Diante desta situao, se fez necessrio um estudo para diminuir as
interrupes no fornecimento de energia eltrica. A aplicao de religadores
telecomandados nos circuitos crticos da CELTINS ser relevante, pois alm de
reduzir o tempo com manobras, impactar diretamente nos indicadores.
1.6 METODOLOGIA
Esta pesquisa um estudo sobre a viabilidade tcnica na instalao de
Religadores Automatizados aplicados nos circuitos da concessionria CELTINS. Ela
obedecer s seguintes etapas: pesquisa tcnica, documental e de campo.
Na primeira fase foi realizado um levantamento tcnico e estrutural dos
equipamentos das linhas de distribuio em 13,8kV e 34,5kV.
Na segunda fase do projeto, foram definidos os religadores e tecnologias
adotadas.
1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO
O trabalho est organizado em 7 captulos e X anexos, conforme apresentado
nas linhas abaixo.
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O Captulo 1 feita uma apresentao e uma abordagem inicial do problema
proposto para o trabalho em questo.
O Captulo 2 estruturado em duas partes:
a) Equipamentos de redes de distribuio:
Neste tpico feita uma abordagem detalhada dos equipamentos eltricos
que so utilizados nas redes de distribuio primria de 13,8kV e 34,5kV da
CELTINS, onde se destacam: chaves e seccionadores, pra-raios, isoladores,
transformadores de corrente, transformadores de potencial, religadores e
disjuntores.
O objetivo deste item conhecer os princpios bsicos de funcionamento de
cada um dos equipamentos acima citados, bem como suas aplicaes e suas
caractersticas eltricas.
b) Proteo de Sistemas Eltricos
Neste tpico feita uma explanao sobre a filosofia das protees, sua
finalidade e seus principais dispositivos utilizados nos circuitos de distribuio.
O objetivo desse tpico mostrar todos os recursos que os rels possuem
para proteger um circuito eltrico de distribuio.
O Captulo 3 fala sobre a telecomunicao aplicada nos Sistemas Eltricos
de Potncia.
O objetivo deste captulo mostrar os meios de comunicao, sua topologia e
os dispositivos de Telecom disponveis atualmente para o setor eltrico.
O Captulo 4 apresenta os indicadores DEC/FEC e DIC/FIC exigidos pela
ANEEL as concessionrias de energia eltrica.
O objetivo deste item explanar de forma clara os ndices de qualidade do
setor eltrico.
O Captulo 5 traz a aplicao do modelo e equipamentos adotados pela
CELTINS para telecomandar seus religadores, este captulo ser dividido em duas
partes:
a) RELIGADOR E REL:
Neste tpico ilustra inicialmente o religador e o rel designados, suas
particularidades e recursos disponveis para atender a proteo.
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b) AUTOMAO E ACESSRIOS:
Neste tpico ilustra os recursos que a UTR UNIDADE TERMINAL REMOTA
dispe para executar telecomandos, supervisionar, bem como os meios para tais
funes.
O objetivo deste Captulo mostrar a integrao do sistema de proteo
(RELIGADOR E REL) com o sistema de automao.
O Captulo 6 apresentado os benefcios que os circuitos de distribuio
automatizados trouxeram a concessionria CELTINS.
O objetivo deste captulo demonstrar os ganhos reais com a implantao do
telecomando, mostrando anlises de circuitos antes e depois da melhoria. Por fim,
os resultados mostram os benefcios obtidos pela concessionria.
O Captulo 7 trata da concluso, contendo as consideraes finais,
contribuies do trabalho e tpicos para um desenvolvimento posterior.
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2 REDES PRIMRIAS DE DISTRIBUIO
2.1 EQUIPAMENTOS
2.1.1 Introduo
O objetivo deste captulo apresentar os equipamentos utilizados nos
sistemas de distribuio primria, tais como as chaves e seus elos fusveis, pra-
raios, isoladores, seccionadores, reguladores de tenso, religadores automticos,
transformadores de potencial, transformadores de corrente, rels de proteo e
disjuntores de alta tenso.
2.1.2 Chaves e seccionadores
2.1.2.1 Introduo
Dispositivo de manobra para estabelecer, conduzir e interromper correntes
sob condies normais de circuitos, tais como as de curto-circuito. Entende-se por
manobra toda mudana na configurao eltrica de um ou mais circuitos feita
manual ou automaticamente por dispositivo adequado.
2.1.2.2 Caractersticas
Dispositivo de manobra mecnico que, por razes de segurana, assegura,
na posio aberta, uma distncia de isolao que satisfaz condies especificadas.
Um seccionador constitudo para fechar e abrir um circuito nas seguintes
-
situaes: quando desprezvel a corrente que est sendo estabelecida ou
interrompida, ou quando no se verifica a variao de tenso aprecivel, entre os
terminais de casa um de seus plos. Deve ser capaz, tambm, de conduzir as
correntes sob condies normais do circuito e de conduzir, por tempo especificado,
correntes sob condies anormais especificas do circuito, tais como as de curto-
circuito. Podemos distinguir diversos tipos de seccionador de acordo com as
condies de funcionamento de seus contatos, entre os quais:
-Chave Seca: chave cujos contatos principais operam no ar, sob presso
atmosfrica.
-Chave a leo: chave cujos contatos principais operam imersos em leo.
Quanto ao tipo de chaves, de acordo com a utilizao de uma maneira geral,
podemos ter:
-Chave de Aterramento: chave destinada a aterrar partes de um circuito,
capaz de suportar, por tempo especificado, correntes sob condies anormais do
circuito, mas no necessariamente projetada para conduzir correntes sob condies
normais do circuito.
-Chave Faca: chave seca, na qual, em cada plo, o contato mvel
constitudo por uma ou mais lminas articuladas na extremidade e a outra
extremidade se adapta por encaixe no contato fixo correspondente, conforme figura
1 abaixo.
Figura 1: Chave Faca Figura 2: Chave Religadora Autor: www.drsul.com, 2011 Autor: www.delmar.com.br, 2011
-Chave fusvel: um equipamento amplamente utilizado em redes primrias
de distribuio de energia eltrica. A sua operao consiste basicamente na fuso
-
do elo fusvel, quando o mesmo percorrido por uma magnitude de corrente eltrica
acima do nominal, dentro de um determinado tempo, conforme a sua caracterstica
de tempo em funo da corrente.
Quanto ao tipo de mecanismo de operao, podem ser:
-Mecanismo Manual: mecanismo operado manualmente, atravs de manivela,
alavanca ou vara de manobra.
-Mecanismo Automtico: mecanismo operado eletricamente atravs de
comando motorizado local ou remoto. Alguns mecanismos operam, por meio de
comandos pneumtico ou hidrulico. Na figura 2 acima, uma representao de uma
chave fusvel religadora mecnica.
2.1.3 Pra-raios
2.1.3.1 Introduo
Com o objetivo de impedir que os equipamentos de um sistema eltrico ou
instalao industrial sejam danificados por surtos ou sobretenses necessrio a
instalao de dispositivos de proteo, sendo os pra-raios os equipamentos mais
adequados para esta finalidade. Atuam como limitadores de tenso, impedindo que
valores acima de um determinado nvel pr-estabelecido possam alcanar os
equipamentos para os quais fornecem proteo. Abaixo nas figuras 3 e 4 alguns
exemplos de pra-raios utilizados na distribuio.
2.1.3.2 Classes de um pra-raios
Normalmente, trs classes de pra-raios so utilizadas em sistemas de alta-
tenso: estao, intermediria (subtransmisso) e distribuio. As diferenas entre os
trs tipos esto nos nveis de proteo, nos ensaios de durabilidade, na existncia ou
-
no de dispositivos de alvio de presso e nas tenses do sistema para as quais
foram projetados:
- Os pra-raios tipo estao cobrem todas as classes de tenso;
- Os do tipo intermedirio destinam-se s tenses normalmente utilizadas nos
sistemas de subtransmisso (
-
fundamentais, uma vez que, com base neles, se realiza a Coordenao de
Isolamento da instalao eltrica.
2.1.4 Isoladores
2.1.4.1 Introduo
O nvel de isolamento de um equipamento o conjunto de valores de tenses
suportveis nominais, aplicadas ao equipamento durante os ensaios e definidas em
normas especficas para esta finalidade, que define a sua caracterstica de
isolamento. A NBR-6939 estabelece que, para os equipamentos com tenso mxima
inferior a 300 kV, o nvel de isolamento definido pelas tenses suportveis nominais
de impulso atmosfrico e frequncia industrial. Para equipamentos com tenso
igual ou superior a 300 kV, consideram-se as tenses suportveis nominais de
impulsos de manobra e atmosfrico.
Segundo Mamede Filho (1994), os isoladores so elementos slidos com propriedades mecnicas capazes de suportar os esforos produzidos pelos condutores. Eletricamente estes possuem a funo de isolar os condutores que esto submetidos a uma diferena de potencial em relao estrutura de suporte ou em relao a outro condutor.
2.1.4.2 Tipos de isoladores
Dentre os principais isoladores utilizados nas LDs destacam-se:
- Isoladores de Cermica: so feitos de materiais cermicos classificados
como cermica branca, pois possuem um corpo de massa recoberto por uma
camada vtrea de esmalte.
Esta porcelana eltrica constituda basicamente de argila, porm deve ter baixo teor de ferro para no comprometer as funes isoladoras do produto, alm de feldspato responsvel pela gerao de massa vtrea. Possuem tambm elevado ponto de fuso, sendo manufaturados a frio na forma plstica e sofrendo processo de queima na temperatura de 2000 C (SCHMIT, 1979; ABCERAM, 2007).
-
Nas figuras 5 e 6 abaixo, alguns exemplos dos principais tipos de isoladores
utilizados em uma LD.
Figura 5: Isoladores Diversificados Figura 6: Isoladores de Polmero Autor: www.cabinesprimarias.com.br, 2011 Autor: www.balestro.com, 2011
Os isoladores so compostos basicamente de 30% de caulim associados
argila, 30% feldspato e 40% quartzo. Ao passo que os isoladores especiais, isto ,
isoladores para subestaes eltricas, recebem adio de alumina, em substituio
parcial ao quartzo, recebendo o nome de isoladores de alumina.
So misturadas tambm outras substncias em porcentagens bem reduzidas que influenciam na qualidade dieltrica e mecnica do isolador, sendo as principais substncias o hidrxido de ferro, o silicato de clcio, o silicato de magnsio e outros cidos, aumentando as quantidades de matrias primas dos isoladores obtm algumas melhorias (MAMEDE FILHO, 1994).
- Isoladores de Vidro: O vidro uma soluo resultante da solidificao
progressiva, sem traos de cr is ta l izao, de uma mistura homognea
de xidos e s i l icatos. Os vidros utilizados na fabricao de isoladores so,
sobretudo do tipo sdico-clcico, cujos componentes principais so os xidos de
silcio, de sdio e de clcio (cal),com as seguintes propores mais usuais de:
SiO2 65 a 73%
NaO 8 a 17%
CaO at 22%
Uma vantagem do isolador de vidro em relao ao de porcelana
reside no processo de fabricao que automatizado, resultando, portanto,
numa reduo de custos e de procedimentos de controle de qualidade mais fceis.
-
Os isoladores de vidro podem ser temperados ou recozidos. Isoladores
de vidro recozido, a exemplo dos isoladores de vidro temperado, so submet idos
a um processo de recozimento e, em seguida, resfriados lentamente. Os
isoladores fabricados com vidro recozido no apresentam resistncia s var iaes
bruscas de temperaturas e oferecem menor res is tnc ia mecnica
ruptura. So usados em baixa tenso.
- Isoladores Polimricos: So fabricados para utilizao em cruzetas de ao
ou madeira. Aplicados em redes de distribuio de energia eltrica, podem substituir
os isoladores convencionais de porcelana ou vidro, ou isoladores tipo pilar em
porcelana. Outra possvel aplicao como isolador tipo poste em linhas de M.T.
(diretamente fixado ao poste, na horizontal ou outro ngulo qualquer).
Os isoladores polimricos tipo Pilar so fabricados a partir de um basto
(alma) de fibras de vidro de elevada resistncia mecnica, o qual fixado nas
ferragens terminais (sendo a ferragem terminal inferior em ferro de liga especial
zincado a quente e a superior podendo ser do mesmo material ou em alumnio).
Posteriormente aplicado sobre este conjunto o revestimento isolante em borracha
de silicone, obtendo-se um isolador compacto, leve, de grande resistncia mecnica
e de elevada resistncia s intempries.
Vantagens
-Dimenses compactas, resultando em isoladores mais leves que
os convencionais, reduzindo o custo das estruturas, do transporte e
armazenamento, da mo-de-obra da instalao, etc;
-Imunidade ao vandalismo;
-Elevada resistncia aos esforos mecnicos de trao, flexo, torque e
impacto;
-Baixo nvel de RIV;
-Excelente desempenho s intempries, principalmente em ambientes de
elevado grau de poluio, graas s caractersticas peculiares do invlucro de
silicone, como a hidrofobicidade, que torna a resistncia superficial do isolador alta,
mesmo em condies de chuva, evitando a formao de filmes contnuos de gua e
de canais secos e arcos na superfcie do isolador, mantendo a
hidrofobicidade mesmo em condies de poluio;
-
-Especialmente indicado para orla martima, neste caso reduz os custos
de manuteno da rede e a freqncia de lavagens;
-Moldado em uma nica pea, garantindo excelente hermeticidade, impedindo
o ingresso de gua ou resduos no interior dos isoladores, aumentando sua vida til;
Desvantagens
Os isoladores de polmero ainda possuem um alto preo de mercado
comparado com os outros isoladores, encarecendo consideravelmente o preo de
uma obra.
2.1.5 Transformador de Corrente
2.1.5.1 Introduo
Os transformadores de corrente, simplesmente representados por TCs, so
equipamentos que se destinam a reduzir os valores de correntes de alta
amperagem, denominadas de corrente primria, em nveis de correntes menores,
denominadas de secundrias, com valores compatveis com os usados em
instrumentos de medio, proteo, monitorao, registros, etc.
Os TCs se destinam ainda, a aplicaes que exigem uma isolao entre
circuitos de AT/MT e o de BT, sem, todavia, ser necessria a realizao de uma
transformao nos nveis das correntes em uso, ou seja, aplicaes em que os TCs
so usualmente chamados de Transformadores de Isolao. Esses equipamentos
so construdos com base no princpio da induo e transformao eletromagntica,
onde um circuito constitudo de um condutor ou de uma bobina de NP espiras,
denominado de primrio, recebe a corrente da rede eltrica, criando assim, um fluxo
magntico que se concentra em seu circuito ferro-magntico, denominado de ncleo
do TC, o qual o vincula, ou o acopla ainda, a um segundo circuito, denominado
secundrio, constitudo de uma ou mais bobinas de NS espiras cada, onde atravs
de seus terminais, se tem disponvel a tenso de alimentao da carga secundria,
dimensionada para permitir a circulao da corrente segundo os valores desejados.
-
Dependendo dos valores observados quanto disperso do fluxo secundrio,
esses TCs, podem ser classificados como sendo do tipo A ou B, respectivamente,
de alta impedncia ou de baixa impedncia de disperso no valor do fluxo na bobina
secundria. Em geral os TCs tipo A, correspondem aos de natureza construtiva
com mltiplos enrolamentos, bobinados, enquanto que, os do tipo B, em geral
correspondem aos de construo com ncleo toroidais, possuindo o enrolamento
primrio singelo, prprio para as instalaes e uso combinado com buchas, barras
ou cabos passantes no seu circuito primrio. Esses valores de correntes primria e
secundria, so normalizados, sendo usual no Brasil os valores de 1A ou 5A para o
circuito secundrio e, uma gama varivel de valores inteiros, compreendidos entre 5
e 5000 A para valores primrios, nas figuras 7 e 8 abaixo exemplos de TCs.
Figura 7: Transformadores de Corrente Figura 8: Transformadores de Corrente Autor: www.cabinesprimarias.com.br, 2011 Autor: Franklin Oliveira, 2011
2.1.5.2 Tipos construtivos
So classificados de acordo com o modelo do enrolamento primrio, j que o
enrolamento secundrio constitudo por uma bobina com derivaes (taps) ou
mltiplas bobinas ligadas em srie e/ou paralelo, para se obter diferentes relaes
de transformao. Quanto aos tipos construtivos, os TCs mais comuns, so:
-Tipo Enrolado: Este tipo usado quando so requeridas relaes de
transformaes inferiores a 200/5. Possui isolao limitada e, portanto, se aplica em
circuitos at 15kV. Ocorre quando o enrolamento primrio, constitudo de uma ou
mais espiras, envolve mecanicamente o ncleo do transformador.
-
-Tipo Barra: Transformador de corrente cujo enrolamento primrio
constitudo por uma barra, montada permanentemente atravs do ncleo do
transformador.
-Tipo Bucha: Consiste de um ncleo em forma de anel (ncleo toroidal), com
enrolamentos secundrios. O ncleo fica situado ao redor de uma bucha de
isolamento, atravs da qual passa um condutor, que substituir o enrolamento
primrio. Este tipo de TC comumente encontrado no interior das buchas de
disjuntores, transformadores, religadores, etc..
-Tipo Janela: Tem construo similar ao tipo bucha, sendo que o meio
isolante entre o primrio e o secundrio o ar. O enrolamento primrio o prprio
condutor do circuito, que passa por dentro da janela.
-Tipo Ncleo Dividido: Transformador de corrente tipo janela em que parte do
ncleo separvel ou basculante, para facilitar o enlaamento do condutor primrio.
-Tipo com Vrios Enrolamentos Primrios: Transformador de corrente com
vrios enrolamentos primrios distintos e isolados separadamente.
-Tipo com Vrios Ncleos: Transformador de corrente com vrios
enrolamentos secundrios isolados separadamente e montados cada um em seu
prprio ncleo, formando um conjunto com um nico enrolamento primrio, cujas
espiras (ou espira) enlaam todos os secundrios.
2.1.5.3 Caractersticas
Uma das mais importantes caractersticas dos TCs, diz respeito natureza
de seus circuitos magnticos, ou seja, das capacidades magnetizantes existentes
em seus ncleos. Abaixo, na figura 9, segue a simbologia dos TCs.
Figura 9: Simbologia do Transformador de Corrente Autor: www.wikipedia.org, 2011
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Figura 10: Curva de Saturao Autor: www.wikipedia.org, 2010
Sob esse aspecto, eles se classificam em TCs de Medio e TCs de
Proteo, sendo que basicamente a diferena entre eles, reside na caracterstica
magnetizante existente em seus ncleos e nas classes de preciso desejadas. Os
TCs de Medio, em geral apresentam baixo nvel de saturao, isto , fator de
sobrecorrente nominal ou de saturao ( Fsat ) em geral compreendido entre ( 1,2 a
2,0 ) x In, enquanto que os de Proteo, somente devem se saturar para correntes
primrias, a partir de 20x In, conforme figura 10 acima.
2.1.6 Transformador de Potencial
2.1.6.1 Introduo
De forma similar ao TCs, os Transformadores de Potencial, TPs, destinam-
se a reduzir os valores de tenses em nveis daqueles usados em instrumentos de
medio e/ ou proteo, ou de realizar uma isolao entre circuitos de AT/MT e o de
BT , ou at mesmo, ambas funes. Seu principio de operao evidentemente o
mesmo que o dos TCs, isto , usa o principio da induo eletromagntica. Os TPs
podem ainda ser comparados, em termos de princpio de operao, aos
Transformadores de Fora Monofsicos, observando evidentemente, valores
-
reduzidos de potncias disponveis nas transformaes e as suas classes de
preciso desejadas. Suas classes de preciso se limitam aos valores de 0,3 % -
0,6% - 1,2 % com aplicaes similares as apresentadas para TCs, sendo que
eventualmente, pode-se encontrar ainda, a classe de 3,0% usada para fins
especficos de instrumentos indicadores, sem maiores requisitos de preciso.
necessrio salientar a importncia da anlise de carregamento dos TPs, cujos
valores devem ser compatveis com os normalizados.
Figura 11: Transformador de Potencial Figura 12: Transformador de Potencial Autor: Franklin Oliveira, 2011 Autor: Franklin Oliveira, 2011
Os valores normalizados de potncias de cargas segundo a ABNT, se
limitam, de forma exatamente anloga ao apresentado nas Normas Americanas (
ANSI ), aos valores de: P12,5 - P25 - P75 - P200 - P400 [VA], para fatores de
potncia de 0,1 e 0,85 ind. respectivamente. Alm dessas potncias nominais, os
TPs possuem tambm uma potncia trmica nominal a ser especificada, a qual
corresponde ao limite de carregamento que este equipamento pode suportar, sem
se danificar termicamente.
Uma das mais importantes observaes a ser feita sobre TPs, diz respeito
aos seus grupos de conexes, isto , se trata de uma ligao FASE FASE (Tenso
de Linha ) conforme a figura 12 acima ou FASE- TERRA ( Tenso de Fase )
conforme a figura 11 acima, bem como, a natureza e o grau de aterramento do
Sistema Eltrico em questo.
-
Analogamente aos TCs, os TPs podem apresentar enrolamentos mltiplos,
religveis ou providos de tapes, ou independentes entre si, os quais se destinam ao
uso geral tanto de proteo, bem como de medio.
2.1.7 Religadores
2.1.7.1 Introduo
O religador um equipamento amplamente utilizado em sistemas areos de
distribuio primria, executando as funes de abertura do circuito quando a
corrente passante superar o valor ajustado dentro de uma caracterstica de tempo em
funo da corrente e, tambm, efetuar o fechamento automtico do mesmo segundo
uma sequncia de operaes previamente ajustada.
A maioria dos defeitos nas redes areas de distribuio de natureza
temporria, tais como queda de galhos de rvores na rede, queda de postes e
presena de aves na rede, ocasionando um curto-circuito. Nestas condies, a
utilizao de um religador essencial, pois evita que para um defeito temporrio toda
a rede seja desligada, e ainda, impede o deslocamento de uma equipe de
manuteno da concessionria de energia eltrica at o local para religar a rede.
2.1.7.2 Classificao
O religador um equipamento com vrias particularidades, onde se destaca,
quanto ao nmero de fases:
-Monofsicos: Aplicados em redes monofsicas de distribuio primria;
-Trifsicos: Aplicados em redes trifsicas de distribuio primria.
Quanto ao tipo de controle:
-Controle Mecnico: So religadores mais antigos, onde h basicamente uma
bobina de abertura em srie com a rede de distribuio primria, com a funo de
-
abrir o religador, caso a corrente que flua por ela seja superior ao seu nvel mnimo
de atuao. O fechamento do religador feito atravs das molas de fechamento que
se carregam quando ocorre o movimento do ncleo da bobina srie ou de abertura.
-Controle Eletrnico: Os religadores dotados deste tipo de controle
correspondem a uma segunda gerao, onde o monitoramento e o controle da rede
de distribuio so feitos atravs de uma unidade composta por componentes e
circuitos eletrnicos, tais como resistores, capacitores, dentre outros. Podem ser
ajustados nestes religadores, a corrente de atuao, a curva caracterstica de
operao e o nmero de ciclos de religamento.
Figura 13: Religador Automtico ESV Figura 14: Religador Automtico Autor: www.westinghouse.com, 2011 Autor: www.nojapower.com.br, 2011
-Controle Digital Microprocessado: So os religadores dotados de unidades de
controle digitais e microprocessados. A parte fsica da unidade, composta pelo
microprocessador, memria e componentes eletrnicos constituem o hardware da
unidade, e o programa que executa as operaes com base nos ajustes definidos
pelo usurio corresponde ao software. Estas unidades contemplam um nmero bem
amplo de funes de proteo, medio e controle, alm de fornecerem o histrico
das ltimas operaes do religador, contendo a leitura das principais grandezas no
momento do disparo e indicando a distncia entre o equipamento e o ponto de
defeito. Isto de suma importncia, uma vez que o defeito rapidamente identificado
pela equipe de manuteno da empresa distribuidora, fazendo com que o circuito
seja restabelecido em um menor espao de tempo. Alm destas caractersticas,
existe no equipamento uma porta de comunicao serial na qual possvel ajustar e
-
ler as grandezas e parmetros disponveis na unidade, remotamente, atravs de um
computador. As funes de proteo disponveis nas unidades so: sobrecorrente
temporizada e instantnea de fase e neutro, sobrecorrente de seqncia negativa,
sobrecorrente direcional de fase e de neutro, sub e sobretenso, religamento, sub e
sobrefrequncia. J as medies disponveis so: correntes de fase e de neutro,
tenses de fase e de linha, potncias ativa, reativa e aparente, fator de potncia,
demanda de potncia ativa e reativa, energia ativa e reativa e eventos horodatados.
Possuem ainda oscilografia incorporada, que corresponde a visualizao da
forma de onda na ocorrncia de um evento programado, tal como uma sobrecorrente,
seguida por um religamento. As funes descritas nas linhas anteriores sero
abordadas em maiores detalhes no item relativo a rels de proteo.
Quanto ao meio de Interrupo:
-leo: O religador composto por um tanque contendo leo mineral, dentro do
qual se encontram os contatos principais do equipamento. Ocorrendo a abertura do
religador, haver o aparecimento de um arco eltrico que provoca a elevao da
temperatura do leo mineral. Com isto, tem-se a formao de gases, dentre eles o
hidrognio que o principal responsvel pela extino do arco eltrico, retirando o
calor da regio onde o mesmo se formou, conforme figura 13 acima.
-Vcuo: Neste tipo de religador, h uma ampola de vcuo onde esto
instalados os contatos principais do equipamento. O vcuo o meio responsvel
pela extino do arco eltrico que aparece no momento em que ocorre a abertura do
religador. Os religadores a vcuo so isolados a gs SF6 (hexafluoreto de enxofre),
conforme figura 14 acima.
2.1.7.3 Funcionamento
Os transformadores de corrente instalados na rede de distribuio primria
enviam um sinal para as entradas analgicas de corrente da unidade de controle do
religador. Quando a corrente atravs da rede primria ultrapassar o valor de atuao
-
ajustado na unidade de sobrecorrente temporizada de fase, por exemplo, haver uma
atuao da respectiva funo de proteo aps um determinado tempo, que
provocar a abertura dos plos do religador. O primeiro ciclo de religamento entra
neste momento em ao, enviando uma ordem de fechamento aps o respectivo
tempo morto ajustado na unidade de controle. Aps o restabelecimento do circuito,
caso a falta ainda persista, o segundo ciclo de religamento ativado e transcorrido o
tempo morto relativo a este ciclo, haver o envio de uma nova ordem de fechamento
para o religador que restabelecer o circuito. O processo se repete, at que o nmero
mximo de ciclos de religamento, ajustado na unidade de controle seja atingido, ou
quando ocorrer o restabelecimento definitivo do circuito, caso a falta seja sanada.
A ativao dos ciclos de religamento dada pela atuao de uma funo de
proteo associada a este evento, ou seja, podem ser ajustadas na unidade de
controle, quais sero as protees que quando atuadas, provocaro um religamento
no circuito.
2.1.8 Disjuntores
2.1.8.1 Introduo
O disjuntor um equipamento eltrico destinando a interromper e restabelecer
um circuito eltrico situado a sua jusante. Ele tem plena capacidade para seccionar
um circuito sob carga nominal e tambm sob condies anormais, tais como
sobrecargas e curto-circuitos.
Isoladamente em uma rede eltrica, o disjuntor no executa nenhuma funo
de monitoramento de uma determinada grandeza eltrica. Em outras palavras, se um
disjuntor for instalado em uma rede eltrica, sem um dispositivo que faa o
monitoramento das grandezas eltricas como, por exemplo, correntes e tenses, o
equipamento ficar totalmente inerte e no executar o devido seccionamento do
trecho de rede, quando o mesmo estiver sendo submetido a uma condio de
defeito, tal como um curto-circuito.
-
Este dispositivo de monitoramento chama-se rel de proteo, que junto aos
TCs e TPs toma as devidas decises e as envia ao disjuntor. Ser discutido em
maiores detalhes no item 2.9, sendo que neste captulo ser dada nfase aos
disjuntores de alta tenso.
Figura 15: Disjuntor de Alta Tenso Autor: Franklin Oliveira, 2011
2.1.8.2 Classificao
fundamental que o dimensionamento fsico do disjuntor seja compatvel
com os nveis dinmico, transitrio e permanente dos esforos que lhe so impostos
durante suas operaes, valores esses que devem constar e serem solicitados em
suas especificaes tcnicas, a fim de se evitar danos trmicos, eltricos e/ou
mecnicos em quaisquer de suas partes componentes.
Algumas definies apresentadas a seguir para os disjuntores so similares as
apresentadas para os religadores.
Quanto ao meio de Interrupo:
-Disjuntores a leo: Utilizam o leo mineral para a interrupo e extino do
arco eltrico;
-Disjuntores a Vcuo: Utilizam ampolas de vcuo com a finalidade de
interromper e extinguir o arco eltrico;
-
-Disjuntores a Hexa-fluoreto de Enxofre (SF6): Utilizam o gs Hexa-fluoreto de
Enxofre para a interrupo e extino do arco eltrico.
Quanto ao tipo de execuo:
-Execuo fixa: Neste tipo de execuo, todas as partes do disjuntor esto em
uma nica estrutura. No caso de manuteno ou troca do equipamento, todas as
conexes de potncia devem ser desconectadas, exemplo da figura 15 acima.
-Execuo extravel: Neste tipo de execuo, o disjuntor possui duas partes,
que so o chassi e a estrutura. No chassi conectado o circuito de potncia e na
estrutura se situam as partes mecnicas do disjuntor e os elementos de comando,
tais como contatos auxiliares, bobinas de abertura e fechamento. Uma grande
vantagem dos disjuntores extraveis a possibilidade de se fazer testes no
equipamento, sem haver a necessidade de desconexo dos barramentos ou cabos.
Quanto ao tipo de comando, considera-se na descrio, disjuntores que
apresentam o fechamento a mola pr-carregada, ou seja, antes do fechamento do
disjuntor a sua respectiva mola de fechamento dever estar carregada. O comando
eltrico pode ser manual ou motorizado e ser descrito em detalhes, conforme segue:
-Comando manual: Nesta topologia, o carregamento da mola de fechamento
do disjuntor efetuado atravs de uma alavanca situada no frontal do equipamento.
Como este processo manual, no existe a possibilidade do disjuntor ser fechado
remotamente via um sistema de controle e superviso, sem que antes o operador se
dirija at o equipamento e carregue a mola manualmente. Esse tipo de disjuntor j
entrou em desuso.
-Comando motorizado: Nesta topologia, o carregamento da mola de
fechamento do disjuntor executado por um motor eltrico, alimentado com a tenso
do circuito de comando. Logo aps o disjuntor ser acionado, o motor efetua
novamente o carregamento da mola de fechamento e o ciclo pode ser repetido
indefinidamente. Com isto, plenamente possvel fechar o disjuntor distncia a
qualquer momento, desde que o mesmo no esteja recebendo um sinal de abertura.
-
2.1.8.3 Componentes do disjuntor
Destacam-se como partes principais de um disjuntor:
-Plo: Corresponde a parte principal do disjuntor, onde h o acesso para a
conexo eltrica de potncia atravs dos terminais superiores e inferiores.
Internamente ao plo, existem os contatos principais fixos e mveis, cuja finalidade
conduzir continuamente a corrente eltrica nominal do equipamento, e tambm, os
contatos fixos e mveis de arco, cuja finalidade conduzir a corrente resultante do
arco eltrico que surge devido abertura do disjuntor. Para a extino e interrupo
do arco e isolao dos contatos;
-Molas: So responsveis pelo armazenamento da energia mecnica
necessria para a abertura (mola de abertura) e para o fechamento (mola de
fechamento) do disjuntor;
-Mecanismo de comando: Corresponde aos elementos responsveis pelo
comando e sinalizao do disjuntor. Podem ser encaixadas neste grupo, as bobinas
de abertura, fechamento e mnima tenso, os contatos auxiliares, o motor de
carregamento da mola de fechamento, contato indicador de mola carregada e contato
indicando que o disjuntor est pronto para ser fechado;
-Estrutura: Corresponde ao corpo do disjuntor, onde em linhas gerais so
montados os plos, as molas e o mecanismo de comando do equipamento.
2.1.8.4 Funcionamento
A operao de abertura e fechamento de um disjuntor ocorre atravs de uma
ao manual, via botoeiras ou chave de comando liga/desliga no frontal do
equipamento, ou via sinal eltrico enviado s bobinas de abertura e de fechamento,
dispostas no compartimento de comando. Ao receber um comando de abertura, o
contato mvel do disjuntor se separa do contato fixo. Neste momento, a conduo de
corrente interrompida eliminando o principio de arco eltrico entre os mesmos. A
interrupo deste arco feita rapidamente e o dieltrico utilizado desioniza o meio
-
logo aps a passagem da corrente pelo valor zero. O comando de fechamento pode
ser efetuado localmente ou a distncia.
2.2 FILOSOFIA DA PROTEO
2.2.1 Introduo
Em linhas gerais, podemos dizer que essa rea de Proteo, se constitui num
campo especfico de estudos e que pode ser considerado como uma extenso da
Anlise de Sistemas de Potncia, podendo ainda, ser analisada segundo dois
grandes aspectos de pertinncia, a saber: o primeiro, diz respeito s funes de
proteo; essas funes tm ao longo dos tempos, se mantidas de formas
relativamente coerentes, ou seja, suas caractersticas de respostas operacionais,
relaes grficas, critrios de aplicaes, limitaes, performances e outras mais,
no sofreram expressivas alteraes ao longo desses ltimos anos.
Para muitas dessas funes de proteo, por exemplo, a de sobrecorrente
instantnea e temporizada N. (50/51), a diferencial N. (87), a de distncia N.(21), a
de sub- e sobretenso N. (27/59) e outras mais, elas mantm ainda hoje, suas
caractersticas operacionais, de forma bem semelhante s utilizadas duas ou trs
dcadas atrs. Dessa forma, as literaturas clssicas (com 10 a 20 anos de edio),
que analisam a sistemtica operacional dessas Protees aplicadas em Sistemas
Eltricos, continuam em suas linhas gerais, vlidas at hoje, em sua maioria, com
90% ou mais de contedo ainda salutar em nossos dias. Entretanto, um segundo
aspecto de pertinncia rea de Proteo, diz respeito aos equipamentos e
dispositivos afins. Aqui, as consideraes so completamente diferentes. Na rea de
equipamentos, a tecnologia de disjuntores de 30 anos atrs, era
predominantemente, os clssicos disjuntores a leo, enquanto que hoje, predomina
os disjuntores a gs SF6 em MT/AT/EAT e a vcuo na MT. Alm disso, as
utilizaes de sistemas eletrnicos de monitorao de seus circuitos de comando
acrescido de uma melhoria em tecnologia de componentes os tornaram muito mais
seguros, confiveis e rpidos. De forma anloga, para os dispositivos convencionais
-
de proteo, os chamados Rels de Proteo, a situao no diferente. De 30 a
40 anos atrs, somente existia no mercado unidades eletromecnicas,
eventualmente, um modelo ou outro, com componentes eletrnicos, ou os mais
recentes (dcada de 80), fabricados com tecnologia analgica ou de estado slido.
Essa tecnologia eletrnica evoluiu de forma fantstica nessas ltimas
dcadas, observadas sob os diferentes aspectos tecnolgicos, abaixo na figura 16
um modelo de um rel eletromecnico e ao lado na figura 17 um rel digital.
Figura 16: Rels Eletromecnicos Figura 17: Rel Microprocessado Autor: www.westinghouse.com, 2011 Autor: www.siprotec.com.br, 2011
2.2.2 Finalidades da Proteo
Os dispositivos de proteo usados em sistemas eltricos, em geral, devem
ser aplicados visando os seguintes aspectos:
1. Monitorao geral do sistema supervisionado.
2. Remoo de servio de equipamentos e sistemas faltosos.
3. Prover interrupes no suprimento, total ou parcial, respeitando os critrios
operacionais que lhe foram destinados.
4. Prover as devidas sinalizaes e alarmes advindos de uma dada operao
no sistema, por ele supervisionada.
-
5. Predies e mutaes adaptativas em funo do comportamento do
sistema monitorado e da programao que lhe fora imposta. ( apenas para os rels
numricos ou microprocessados ), entre outras.
Para que as finalidades de aplicao dos dispositivos de proteo possam ser
alcanadas com o xito desejado, necessrio o cumprimento e a observncia de
uma srie de condies, que em linhas gerais, pode ser resumida da seguinte forma:
-Confiabilidade: desempenho seguro e de acordo com o programado.
-Sensibilidade: capacidade de operao para pequenos sinais de desvio da
grandeza monitorada.
-Velocidade: capacidade de resposta compatvel com a intensidade da
perturbao e segurana operacional do sistema;
-Seletividade: capacidade de discernimento do local da falta e coordenao
temporizada da operao do sistema global de proteo;
-Mantenabilidade: flexibilidade para a realizao das manutenes,
simplicidade e facilidade de acesso;
Outros fatores importantes se somam a estes e podem ser relacionados da
seguinte
forma:
- Custos / Economia / Fatores de Risco - so diretrizes empresariais;
- Peas sobressalentes disponibilidades para reposies imediatas;
- Instrues operativas Manuais atualizados, objetivos, completos;
- Suporte Tcnico Capacitao Pessoal/Recursos Humanos.
2.2.3 Elo Fusvel
2.2.3.1 Introduo
O elemento Elo fusvel ainda hoje amplamente utilizado nas linhas de
distribuio MT/BT e indispensvel mencion-lo no contedo de Proteo, uma vez
que a coordenao entre os ELOS e RELS de total importncia para uma boa
proteo.
-
Fisicamente, o elo fusvel montado dentro do cartucho e composto de um
elemento metlico que na passagem de uma corrente eltrica elevada, funde-se
dentro de um intervalo de tempo determinado. A corrente e o tempo de fuso variam
inversamente, ou seja, maior a corrente, menor o tempo de fuso.
Os elos fusveis so constitudos pelas seguintes partes descritas em detalhe
nas linhas subsequentes:
1 Cabea com bota 2 Elementos fusvel
3 Rabicho ou cordoalha
Figura 18: Elementos do Elo fusvel Autor: Joo Mamede Filho, 2008
-Cabea com boto: tem por funo fixar o elo fusvel ao cartucho e
estabelecer o contato eltrico.
- Elemento fusvel: fixado em uma extremidade na cabea com boto e na
outra a uma cordoalha ou rabicho.
Figura 19: Elo Fusvel Figura 20: Detalhe do Elemento Fusvell Autor: Franklin Oliveira, 2011 Autor: Franklin Oliveira, 2011
- Rabicho ou cordoalha: Formado por um condutor estanhado, composto de
vrios micro fios. O dimetro da cordoalha varia de acordo com o dimensionamento
do fusvel, acima na figura 19, mostrado o tubo protetor de fibra isolante entre o
elemento fusvel e o rabicho, com a funo de proteger o elemento fusvel contra
danos mecnicos e atuar como estabilizador do tempo de fuso, produzindo gases
com a finalidade de interromper o arco eltrico para pequenas sobrecorrentes.
-
2.2.3.2 Tipos de elos
Existem trs tipos de elos fusveis, utilizados em sistemas de distribuio
primria, sendo que cada um deles possui uma caracterstica diferenciada de tempo
de fuso em funo da corrente. Os trs tipos de elos so:
- Tipo K: So elos fusveis rpidos com correntes nominais padronizadas pela
NBR 5359/1989 de 6, 10, 15, 25, 40, 65, 100, 140 e 200 A, com correntes mnimas
de atuao iguais a 2,0 vezes a corrente nominal. Para designar em um projeto ou
em uma especificao tcnica, que o elo do tipo K, coloca-se a corrente nominal do
elo, seguida pela letra K. Assim, a indicao 40K, significa um elo fusvel com
corrente nominal de 40 A do tipo K. So amplamente utilizados na proteo de redes
areas de distribuio primria.
- Tipo T: So elos fusveis lentos com correntes nominais padronizadas pela
NBR 5359/1989 de 6, 10, 15, 25, 40, 65, 100, 140 e 200 A, com correntes mnimas
de atuao iguais a 2,0 vezes a corrente nominal. Para designar em um projeto ou
em uma especificao tcnica, que o elo do tipo T, coloca-se a corrente nominal do
elo, seguida pela letra T. Assim, a indicao 10T, significa um elo fusvel com
corrente nominal de 10 A do tipo T. So pouco utilizados aqui no Brasil e geralmente
aplicados na proteo de ramais das redes de distribuio primria.
-Tipo H: So elos fusveis destinados a proteo de transformadores de
distribuio instalados no lado de mdia tenso (primrio). So elos fusveis capazes
de suportarem correntes de alto surto, tais como as de magnetizao, dos
transformadores.
-
2.2.4 Rels de Proteo
2.2.4.1 Introduo
Os rels de proteo so equipamentos responsveis pelo gerenciamento e
monitoramento das grandezas eltricas em um determinado circuito. A sua funo
principal enviar um sinal de disparo, atravs de um contato seco, para uma bobina
de abertura ou de mnima tenso dos disjuntores associados.
No decorrer dos ltimos anos, houve um avano muito grande na rea de
desenvolvimento de rels de proteo, sendo que atualmente os equipamentos so
dotados das mais altas tecnologias estudadas at ento. A presente abordagem
levar em conta os equipamentos mais modernos, mas os mesmos no sero
analisados em detalhe. No o objetivo deste trabalho, explorar os detalhes
intrnsecos do rel e sim descrever sucintamente o que ele , bem como analisar as
suas principais funes e caractersticas.
A presente anlise ser focada nas protees especficas das redes de
distribuio primria.
2.2.4.2 Classificao dos rels
Quanto ao tipo de acionamento:
-Ao direta: So aqueles instalados diretamente no circuito primrio
protegido;
-Ao indireta: So aqueles que recebem os sinais de tenso e corrente
atravs de transformadores de potencial (TPs) e transformadores de corrente,
respectivamente. Atualmente os rels disponveis no mercado so de ao indireta,
razo pela qual na presente anlise, sero considerados rels com este tipo de
acionamento.
-
Quanto ao tipo de temporizao:
-Instantneos: Correspondem aqueles que so acionados instantaneamente
quando uma determinada grandeza monitorada pelo rel ultrapassa um valor de
referncia ajustado no equipamento;
-Temporizados: Correspondem aqueles que so acionados aps um tempo
determinado, quando uma grandeza monitorada ultrapassa o valor ajustado no
equipamento.
Quanto funo de proteo:
Existem vrias funes associadas a esses diferentes tipos construtivos de
rels de proteo, costumam ser referidas a uma codificao numrica, normalizada
(ANSI, NEMA, ABNT, IEC etc.), que simplifica sua representao e entendimento,
quando da anlise de esquemas de proteo aplicados a sistemas eltricos. As
protees mais aplicadas as redes de distribuio primria so:
- 50 Sobrecorrente instantnea de fase;
- 51 Sobrecorrente temporizada de fase;
- 51N Sobrecorrente temporizada de neutro (terra);
- 50GS Sobrecorrente instantnea de terra de alta sensibilidade;
- 51GS Sobrecorrente temporizada de terra de alta sensibilidade;
- 79 Religamento automtico;
- 50BF Falha de disjuntor;
- 74TC Superviso do circuito de abertura do disjuntor.
Quanto tecnologia:
-Eletromecnicos: So rels mais antigos, constitudos por uma estrutura de
ferro, uma bobina de operao, um disco de alumnio, um eixo, um contato fixo e um
mvel. Quando a bobina de operao energizada, ocorre o movimento do disco de
alumnio at um ponto que o contato mvel, preso ao eixo, alcana o contato fixo
provocando a operao do rel;
-Estticos: So rels cuja unidade de controle constituda por circuitos
eletrnicos analgicos, compostos por resistores, capacitores e diodos. So rels
mais precisos, mais rpidos e menores quando comparados aos eletromecnicos. As
caractersticas, como por exemplo, tempo e corrente, podem ser ajustadas no frontal
do equipamento atravs de potencimetros ou micro chaves;
-
-Digitais/microprocessados: So os rels mais modernos e avanados
tecnologicamente e dispem de vrias funes de proteo, medio e controle em
uma nica unidade. O rel digital composto por duas partes, hardware e software.
Os rels digitais representam uma soluo confivel e segura no
gerenciamento de redes de distribuio eltrica, sendo que todas as partes vitais de
hardware e software so continuamente monitoradas e em caso de algum defeito,
imediatamente o mesmo pode ser identificado e a unidade defeituosa rapidamente
substituda.
O recurso de comunicao dos rels tambm de grande valia, permitindo ao
usurio, ajustar as protees remotamente bem como ter um histrico de todos os
eventos ocorridos na rede no qual se encontram instalados.
-
3 TELECOMUNICO
3.1 PRINCPIO
Um entendimento simples de comunicao de dados entre equipamentos
eletrnicos,d-se por um equipamento X transmitindo informaes de um ponto e
um outro equipamento Y que as recebe, atravs de uma sucesso de processos.
Entende-se que as informaes recebidas tenham seu significado original.
Os processos de comunicao so compostos de quatro elementos
fundamentais:
-Fonte de informao;
-Informao;
-Veculo de transmisso;
-Receptor de informao.
E quando se trata de comunicao de dados, torna-se necessrio incluso de
mais elementos para facilitar este processo. Os elementos bsicos da comunicao
de dados so:
-Transmissor;
-Codificador;
-Meio;
-Decodificador;
-Receptor;
-Mensagem.
Nas extremidades do ciclo esto o transmissor e o receptor, materializados
por equipamentos que podem se alternar nessa funo; entre eles, um codificador,
um meio e um decodificador.
-
3.2 MEIOS DE TRANSMISSO
Conforme o tipo da rede (LAN ou WAN), podemos ter diferentes formas de
comunicao ou transmisso de sinal.
3.2.1 Condutores Metlicos
So cabos de liga metlica, so muito utilizados por serem mais baratos e de
fcil instalao. Embora os fios possam ser feitos de vrios tipos de metais, muitas
redes usam o cobre porque sua baixa resistncia a corrente eltrica possibilita uma
melhor transmisso de dados.Sempre que uma onda eletromagntica encontra outro
fio, ela gera uma corrente eltrica pequena no fio, a quantidade de corrente gerada
depende da fora eletromagntica e da posio fsica desse fio. Para minimizar a
interferncia, as redes usam dois tipos de fiao: par tranado ou cabo coaxial.
3.2.1.1 Par tranado
Parecido com fio telefnico, os que possui tranas e outras caractersticas
necessrias para transportar dados, o tranamento dos fios cancela o rudo eltrico
dos pares adjacentes e de outros dispositivos existentes no ambiente (motores
eltricos, transformadores, etc).
Figura 20: Par tranado Figura 21: Par tranado Autor: www.datatri.com.br, 2011 Autor: Franklin Oliveira, 2011
-
As tores simples mudam as propriedades eltricas do fio e ajudam o
mesmo a se tornar apropriado para o uso em uma rede,conforme as figuras 20 e 21
acima, uma vez que limita a energia eletromagntica que o fio emite, as tores
ajudam a impedir que as correntes eltricas no fio irradiem energia que interfere com
os outros fios, j que fazem o par dos fios menos suscetvel energia
eletromagntica, as tores ajudam a impedir que os sinais em outros fios interfiram
com o par. A transmisso pode ser tanto analgica quanto digital. A perda de
potncia do sinal maior com o aumento da distncia (at chegar um ponto em que
o sinal no reconhecido).
3.2.1.2 Cabo coaxial
Em vez de tranar fios um ao redor do outro para limitar a interferncia, um
cabo coaxial consiste de um nico fio cercado por um protetor de metal mais
pesado, conforme figura 22 e 23 abaixo. Cada fio revestido com um material
isolante, de forma que um fio no toque o metal em outro, fornecendo ainda maior
proteo contra interferncia do que o par tranado. So mesmo tipo de fiao da
TV a cabo.
Figura 22: Detalhes do Cabo coaxial Figura 23: Cabo coaxial Autor: www.lisboainfo.com.br, 2011 Autor: www.mdpolicabos.com.br, 2011
recomendado utilizar o cabo coaxial quando os fios de uma rede passam
perto de equipamento que gera campos eltricos ou magnticos
significativos(exemplo ar condicionado grande).
-
3.2.2 Fibras de Vidro
Tambm conhecida como fibra ptica, usa a luz para transportar dados. A
fibra revestida de plstico que permite que dobre sem quebrar (embora uma fibra no
possa ser dobrada em um ngulo reto, ela pode formar um crculo com raio menor
que duas polegadas). Utiliza raios de luz que percorrem as fibras de vidro existentes
no interior do cabo. Um transmissor em uma extremidade de uma fibra usa um diodo
emissor de luz (light emitting diode, LED) ou um laser para enviar pulsos de luz pela
fibra e um receptor no extremo oposto usa um transistor sensvel luz para detectar
os pulsos. Sua baixa perda de sinal permite segmentos longos para cabos (acima de
1,5Km). Em relao aos cabos coaxiais e par tranado:
So mais fino, mais leve e tem mais qualidade;
So imune s interferncias eletromagnticas e de rdio-frequncia;
Tem uma maior largura de banda e uma alta taxa de transmisso.
Figura 24: Fibra ptica Figura 25: Fibra ptica Autor: www.manutencaoesuprimentos.com,2009 Autor: www.hardware.com.br, 2010
Vantagens
No causam interferncia eltrica em outros cabos nem so suscetveis
interferncia eltrica.
-
Uma fibra pode carregar um pulso de luz muito mais longe do que um fio de
cobre carrega um sinal.
Pode carregar mais informaes que um fio. Ao contrrio da eletricidade, que
requer sempre um par de fios conectados em um circuito completo, a luz pode viajar
de um computador a outro sobre uma nica fibra.
Desvantagens
Requer um equipamento especial para polir as extremidades e permitir que a
luz passe completamente.
Dificuldade em encontrar uma possvel quebra de fibra dentro do revestimento
plstico.
Reparar uma fibra quebrada tambm difcil porque exige um equipamento
especial para juntar as pontas rompidas.
uma tecnologia cara.
3.2.3 Rdio
As ondas de rdio tambm so conhecidas por ondas eletromagnticas de
radio-frequncias, ondas eletromagnticas, ondas de radio-frequncias, espectro de
radio-frequncias ou, simplesmente, radio-frequncias.
Figura 26: Comunicao via-rdio Figura 27: Antenas de comunicao via-rdio Autor: www.std.com.br, 2011 Autor: Franklin Oliveira, 2011
-
Essas ondas so campos eletromagnticos utilizados nas comunicaes sem
fio como, por exemplo, nas transmisses de televiso ou rdio, nos telefones
celulares, nos rdios utilizados por policiais, bombeiros e ambulncias, nos radares
de controle de avies e nos telefones sem fio.
3.2.4 Satlite
Um satlite artificial um sistema que orbita em torno do nosso planeta, com
uma altitude e velocidade constante. Geralmente os satlites esto equipados com
meios radioelctricos e so dotados de energia, dispondo ou no, de um sistema de
controlo remoto. O satlite artificial um equipamento modular integrado, a voar no
espao exterior da Terra. O conceito do satlite artificial enquanto veculo espacial e
suporte de uma estrutura receptora e emissora. Existem satlites que cumprem
todas as aplicaes necessrias do ponto de vista tcnico e cientfico, e que podem
ou no, ser repetidores, geradores e transdutores de informao diversa, mas onde
toda a informao tem de ser gerada e processada eletronicamente atravs das
comunicaes por meios de Rdio.
Figura 28: Comunicao via-satlite Figura 28: Antena receptora de satlite Autor: www.geoamb.wordpress.com, 2011 Autor: Franklin Oliveira, 2011
-
Na mais corrente das aplicaes, quando se emitem sinais na direo de um
satlite, estes sinais so recebidos pelo receptor do satlite que os amplifica, e os
reenvia atravs da cadeia emissora do satlite, como sinais destinados a todas as
estaes que operarem no mesmo espectro radioelctrico do satlite. Na mesma
ocasio, em qualquer lugar do mundo que esteja situado no horizonte artificial do
satlite, outro amador ou utilizador, pode receber os sinais de rdio e responder ao
chamador. assim que se processa uma retransmisso aeroespacial, ou como em
sntese, pode funcionar um satlite por mais elementar que ele seja.
3.3 CONCEITUAO DE REDES
Pode-se pensar em rede de computadores como diversas mquinas
interligadas fisicamente entre si onde os seus utilizadores promovem a troca de
informao de seu interesse. Tendo em vista as vrias configuraes previstas para
as redes de computadores, suas finalidades, caractersticas e as distncias entre os
equipamentos, so comuns classificarem-se as redes como sendo LAN, WAN E
MAN.
Rede de rea Local (LAN Local Area Network): so redes de pequenas
extenses, geralmente de uso particular, estaes de trabalho, servidores,
perifricos e dispositivos que tem disposio de trocar informao pela REDE.
Rede de rea Metropolitana (MAN Metropolitan Area Network): so redes
utilizadas dentro de uma cidade ou uma regio metropolitana de mdio alcance. So
compostas por sistemas de redes LAN integradas.
Rede de rea de Extensa (WAN Wide Area Network): so as redes que
interligam equipamentos entre as cidades ou mesmo pases. As WANs contm um
conjunto de computadores cuja finalidade executar aplicaes que esto
conectados por vrias sub-rede de comunicao transportando mensagens de um
ponto geogrfico para outro. Em sntese uma rede WAN uma rede de
comunicao de dados que cobre uma rea geogrfica relativamente extensa e que
oferece uma transmisso de dados provida por operadoras, como empresas de
telefonia.
-
Os equipamentos bsicos utilizados em uma rede so: o Hub, Switch,
Roteador e o GPS.
3.3.1 Hub
O hub, tambm conhecido como Concentrador, tem a funo de interligar os
computadores de uma rede local. Sua forma de trabalho mais simples se
comparado ao switch e ao roteador.
Figura 29: HUB Autor: www.cienciaesuastecnologias.blogspot.com, 2010
O processo pelo qual se transmite ou difunde determinada informao, tem
como principal caracterstica, a mesma informao sendo enviada para vrios
receptores ao mesmo tempo, no momento que isso ocorre, nenhum outro
computador consegue enviar sinal. Sua liberao acontece aps o sinal anterior sido
completamente distribudo. So empregados geralmente em redes domsticas,
aonde so utilizados poucos computadores para um melhor desempenho da rede.
3.3.2 Switch
O switch um equipamento com grande diferena do hub. Os dados so
apenas repassados ao computador de destino, isso acontece porque os switchs
criam uma espcie de canal de comunicao exclusiva entre a origem e o destino.
-
Sendo assim a rede no ficam presas a um nico computador no envio de
informaes, aumentando o desempenho da rede.
Figura 30: Switch Figura 31: Switch Autor: Franklin Oliveira, 2011 Autor: www.dlink.com.br, 2011
3.3.3 Roteador
O roteador um equipamento utilizado em redes de maior porte. Ele mais
inteligente que o switch, pois alm de desempenhar a mesma funo, tambm tem a
capacidade de escolher a melhor rota que um determinado pacote de dados deve
seguir para chegarem seu destino. Os roteadores so capazes de interligar vrias
redes e geralmente trabalham em conjunto com hubs e switchs.
Figura 32: Roteador Wireless Figura 33: Roteador Autor: www.tp-link.com , 2011 Autor: www.dlink.com.br, 2011
-
3.3.4 Gps
O Sistema de Posicionamento Global, conhecido por GPS (Global Positioning
System), um sistema de posicionamento por satlite, utilizado para determinao
da posio de um receptor na superfcie da terra ou em rbita. O GPS est baseado
no sistema de satlites NAVSTAR, composto por 24 satlites dispostos de tal forma
que no mnimo existam cinco deles visveis para qualquer ponto da terra e a
qualquer momento. Cada satlite contm um par de relgios atmicos com preciso
de nanosegundos que constantemente enviam sinais com seus cdigos de
identificao.
Um requisito fundamental entre os sistemas digitais de controle nas LDs, a
sincronizao dos diversos equipamentos que nela operam.
Para que a anlise dos dados seja feita de forma correta, os vrios
registradores de perturbaes das UTRs devem ter uma hora e data comum.
Figura 34: Mdulo GPS Autor: www.reason.com.br, 2011
Atualmente existem GPSs equipados exclusimente para atuarem em
instalaes de gerao, transmisso e distribuio de energia eltrica. E em alguns
casos possuem vrias portas com diferentes tipos de conectores para efetuar o
sincronismo com diversos tipos de equipamentos.
-
3.4 PROTOCOLO DE COMUNICAO
Um Protocolo de comunicao o conjunto de regras adotadas para uma
formatao organizada da comunicao entre os dispositivos computadorizados.
Protocolo a "lngua" dos equipamentos computadorizados, ou seja, uma espcie
de idioma que segue normas e padres. Os protocolos de rede nasceram da
necessidade de conectar equipamentos de fornecedores distintos, executando
sistemas distintos, sem ter que escrever a cada caso programas especficos. Para a
transmisso de dados estes precisam ser organizados em um quadro de mensagens
(protocolo) e desagrupados quando alcanam seu destino. Ambos os equipamentos
devem est configurados com os mesmos parmetros e obedecer aos mesmos
padres para que a comunicao possa ser realizada sem erros. Existem diversos
tipos de protocolos de rede, variando de acordo com o servio a ser utilizado. De
maneira geral h dois tipos de protocolos: Abertos e Proprietrios ou Especficos. Os
protocolos Abertos so os protocolos padres da internet. Estes podem comunicar-
se com outros protocolos que utilizam o mesmo padro de protocolo. Um exemplo
seria o TCP/IP, pois ele pode comunicar-se com vrias plataformas, como Windows,
Linux, Mac e outros. J os protocolos Proprietrios so feitos para ambientes
especficos (da o seu nome), pois ele apenas pode comunicar com uma plataforma
padro. Exemplos desse tipo de protocolo: IPX/SPX, NETBIOS e outros. So
exemplos de protocolos de rede: IP (Internet Protocol), DHCP (Dynamic Host
Configuration Protocol), TCP (Transmission Control Protocol), HTTP (Hypertext
Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), Telnet (Telnet Remote Protocol),
SSH (SSH Remote Protocol), POP3 (Post Office Protocol 3), SMTP (Simple Mail
Transfer Protocol), IMAP (Internet Message Access Protocol).
3.4.1 Funo do Protocolo
Uma das funes dos protocolos pegar os dados que sero transmitidos
pela rede, dividir em pequenos pedaos chamados pacotes, na qual dentro de cada
pacote h informaes de endereamento que informam a origem e o destino do
-
pacote. atravs do protocolo que as fases de estabelecimento, controle, trfego e
encerramento, componentes da troca de informaes so sistematizadas. O
protocolo desempenha as seguintes funes:
-Endereamento: especificao clara do ponto de destino da mensagem;
-Numerao e seqncia: individualizao de cada mensagem, atravs de
nmero seqencial;
-Estabelecimento da conexo: estabelecimento de um canal lgico fechado
entre fonte e destino;
-Confirmao de recepo: confirmao do destinatrio, com ou sem erro,
aps cada segmento de mensagem;
-Controle de erro: deteco e correo de erros;
-Retransmisso: repetio da mensagem a cada recepo de mensagem;
-Converso de cdigo: adequao do cdigo s caractersticas do
destinatrio;
-Controle de fluxo: manuteno de fluxos compatveis com os recursos
disponveis.
4 ANEEL
4.1 INTRODUO
A nova poltica de gerao e distribuio de energia eltrica, que prev a
reestruturao do sistema eltrico e energtico brasileiro (matriz energtica), tem
como caracterstica ser descentralizado, extremamente competitivo e fiscalizado pela
ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica - rgo do governo destinado
fiscalizao e regulamentao do setor). A ANEEL , antes de tudo, uma importante
instituio que contribui para o processo de modernizao do Setor Eltrico Nacional,
com a preocupao focada em racionalizar os custos de energia eltrica, equilibrando
os interesses dos agentes do setor e dos consumidores. Os processos regulatrios
devem estar altura dos novos desafios e oportunidades, que surgem em
decorrncia da dinmica do prprio setor eltrico num contexto de integrao
-
econmica crescente, mas sempre com fundamento na transparncia, na
independncia decisria e na melhor tcnica.
4.2 INDICADORES
Diante desse novo cenrio, as concessionrias de energia eltrica so guiadas
por metas estabelecidas pelas resolues da ANEEL, que estabelecem os ndices
aceitveis para o sistema eltrico brasileiro, de forma a garantir a integridade e
confiabilidade, alm de proteger o consumidor de abusos. Para esses, so
estabelecidos alguns ndices, dos quais foram objeto deste estudo 4 (quatro),
considerados aqui como sendo os mais significativos. Segundo as Diretrizes
Estratgicas para o Fundo Setorial de Energia Eltrica [1], o que se prope garantir
as caractersticas de interesse pblico, em um ambiente de mercado competitivo, dos
servios de eletricidade (como por exemplo, garantir qualidade e confiabilidade
satisfatrias nos Servios de Energia Eltrica).
Para anlise e compreenso desses ndices, tomou-se por base a resoluo
da ANEEL que tratam diretamente do fornecimento de energia eltrica por
concessionrias de energia. A resoluo n 024 estabelece as disposies relativas
continuidade da distribuio de energia eltrica, nos seus aspectos de durao e
frequncia, a serem observadas pelas concessionrias e permissionrias de servio
pblico de energia eltrica, s unidades consumidoras. A continuidade da distribuio
de energia eltrica dever ser supervisionada, avaliada e controlada por meio de
indicadores coletivos que expressem os valores vinculados a conjuntos de unidades
consumidoras, bem como indicadores individuais associados a cada unidade
consumidora. A resoluo define e usa a terminologia como segue abaixo:
Indicadores de Continuidade de Conjunto
- Durao Equivalente de Interrupo por Unidade Consumidora (DEC),
intervalo de tempo que, em mdia, no perodo de observao, em cada unidade
consumidora do conjunto considerado, ocorreu descontinuidade da distribuio de
energia eltrica.
-
O DEC calculado pela Equao 1:
( ) ( )
(1)
- Frequncia Equivalente de Interrupo por Unidade Consumidora (FEC),
nmero de interrupes ocorridas, em mdia, no perodo de observao, em cada
unidade consumidora do conjunto considerado.
O FEC calculado pela Equao 2:
( )
(2)
Onde:
DEC expressa em horas e centsimos de hora;
FEC expressa em nmero de interrupes e centsimos do nmero de
interrupes;
Ca(i) = Nmero de unidades consumidoras interrompidas em um evento (i),
no perodo de apurao;
t(i) = Durao de cada evento (i), no perodo de apurao;
i = ndice de eventos ocorridos no sistema que provocam interrupes em
uma ou mais unidades consumidoras;
k = Nmero mximo de eventos no perodo considerado; e
Cc = Nmero total de unidades consumidoras, do conjunto considerado, no
final do perodo de apurao.
Indicadores de Continuidade Individuais
-Durao de Interrupo Individual por Unidade Consumidora (DIC): Intervalo
de tempo que, no perodo de observao, em cada unidade consumidora, ocorreu
descontinuidade da distribuio de energia eltrica, o DIC dado pela Equao 3:
( )
(3)
-
-Freqncia de Interrupo Individual por Unidade Consumidora (FIC):
Nmero de interrupes ocorridas, no perodo de observao, em cada unidade
consumidora, o FIC dado pela Equao 4:
(4)
Onde:
DIC expressa em horas e centsimos de hora;
FIC expressa em nmero de interrupes;
i = ndice de interrupes da unidade consumidora, no perodo de apurao,
variando de 1 a n;
n = Nmero de interrupes da unidade consumidora considerada, no perodo
de apurao;
E t(i) = Tempo de durao da interrupo (i) da unidade consumidora
considerada, no perodo de apurao.
-
5 ARQUITETURA E CARACTERSTICAS BSICAS DO SISTEMA ADOTADO
PELA CELTINS
De acordo com o levantamento feito pela equipe tcnica da CELTINS foram
verificados as tecnologias e equipamentos disponveis no mercado, bem como as
linhas de distribuio com ndices de DEC e FEC a serem melhorados, foi dado
assim incio ao projeto de automatizao dos religadores de distribuio das redes
de 13,8kV e 34,5kV da CELTINS.
O Sistema de Superviso e Controle implantado na CELTINS, foi concebido
com uma arquitetura em dois nveis. O Nvel 1 compreende o Sistema de Interface
com o Processo e Aquisio de Dados. Esse sistema formado pela Unidade
Terminal Remota UTR e suas interfaces com os circuitos de corrente, tenso,
informao de estado e de comando dos religadores. O Nvel 2 formado pelo
Sistema de Superviso e Controle Remoto. No Nvel 2 esto presentes as funes
de tratamento de dados e tomada de deciso, sendo ele constitudo da
arquitetura de hardware e software do COS Centro de Operaes do Sistema. A
transmisso de dados entre os Nvel 1 (UTR) e Nvel 2 (COI) desenvolve-se atravs
de enlace de comunicao via radio UHF.
A utilizao da Unidade Terminal Remota (UTR) junto ao religador hoje o
modelo de adaptao mais simples para automao de religadores, difundido
praticamente entre todas as concessionrias do setor eltrico
5.1 EQUIPAMENTOS
No processo de automatizao das linhas impactadas, foram encontradas
duas situaes:
- Adaptao dos rels de proteo j existentes no religadores para atender
as novas configuraes e necessidades do Centro de Operao de Sistemas (COS).
-A instalao do religador mais um controle que atendessem as necessidades
para tal funo.
-
Em relao primeira situao foram substitudos apenas os rels de
proteo deixando os religadores com a configurao ideal para interligao com a
UTR, conforme figura 35 abaixo.
Figura 35: Religador Cooper Adaptado Figura 36: Religador Nova com rel Form6 Autor: Franklin Oliveira, 2010 Autor: www.cooperindustries.com, 2011
A segunda situao, conforme figura 36 acima, ser abordada com mais
nfase devido riqueza de informaes contidas nos equipamentos utilizados para
automao dos circuitos. Foi escolhido o religador do fabricante COOPER Power
Systems, modelo do religador o NOVA F6-P2B com controle FORM 6 Kyle para
montagem em poste.
5.1.1 Religador Nova
O religador NOVA um religador trifsico com interrupo a vcuo, projetado
para sistemas de distribuio eltrica at 34,5kV. O religador NOVA projetado e
testado para ser compatvel com controles tipo COOPER POWER SYSTEMS. O
religador NOVA est disponvel em com duas opes de configurao: interface com
alimentao atravs do controle e interface com alimentao auxiliar. O sistema de
isolamento por polmero slido no conta com dieltricos gasosos, lquidos ou de
enchimento dieltrico, altamente resistente ao oznio, oxignio, umidade,
contaminao e luz ultravioleta. Possuem trs mdulos de interrupo de polmero
-
slido, um transformador de corrente encapsulado e uma caixa em ao pintado
(padro) para alojamento do mecanismo. Ele adequado para operar numa faixa de
temperaturas de -40C a +55C.
Figura 37: Religador Nova STS Figura 38: Religador Nova STS Autor: www.cooperindustries.com, 2011 Autor: Franklin Oliveira, 2010
Preparado para montagem em poste ou subestao, o religador NOVA STS,
conforme figura 37 e 38 acima, fornece automao de alimentadores de distribuio
em aplicaes de linha. As trs unidades NOVA STS religador so controlados por
um nico controle do religador Formulrio 6, sobre uma base por fase de origem e
de carga que pode ser programado para trs modos de operao.
O religador pode ser disparado manualmente usando-se um basto com
gancho para puxar o Anel de Disparo Mecnico para a posio aberto. Uma
indicao de posio est localizada na base do tanque e pode ser vista pelo
operador no cho. O estado aberto/fechado do religador tambm detectado pelo
controle do religador atravs do monitoramento de chaves auxiliares, conectadas
paralelamente, que refletem a posio do mecanismo.
-
5.1.2 Rel Form 6
O controle microprocessado do FORM 6 para montagem em poste contm
ampla funcionalidade de proteo de sistemas, incluindo proteo de corrente de
fase, de terra e de sequncia negativa, proteo de sobre e subfrequncia, e
proteo de tenso, proteo de falta sensitiva a terra direcional e verificao de
sincronismo.
As ferramentas de anlise incluem registrador de perfil de dados localizador
de faltas, registrador de eventos, editor de curvas, funes oscilogrficas, incluindo
reproduo de oscilogramas. As funes de medio incluem corrente instantnea e
de demanda por fase, tenso instantnea e fator de potncia por fase e potncia
(ativa, reativa, aparente) por fase ou total.
Figura 39: Frente do Rel Form 6 Figura 40: Rel Form 6 Autor: Franklin Oliveira, 2011 Autor: www.cooperindustries.com, 2011
As componentes simtricas de tenso e corrente so apresentados
juntamente com os quilowatts-hora para a medio de energia. Conforme figuras 39
e 40 acima, o display do painel frontal usado para configurar os ajustes de
operao do controle. Tambm usado para apresentar a medio, informaes do
contador, parmetros de controle, rearme de alarmes e indicar informaes de
diagnstico. Os parmetros de controle tambm podem ser programados mediante
um PC/notebook ligado ao controle atravs da porta RS-232 do painel frontal. O
-
software do programa de interface ProView 4.0.1 inclui funes adicionais usadas
para a criao e a representao grfica de Curvas de Tempo-Corrente e oferece a
interface para configurar entradas e sadas, dados de eventos e alarmes
configurveis e pontos de comunicao selecionveis para comunicao serial. O
controle opera em sistemas de 50 e 60 Hz.
O sensoriamento de corrente proporcionada por trs transformadores de
corrente localizados no religador e conectados ao controle de religador Form 6
atravs do cabo de controle. Este cabo tambm envia Abertura, Fechamento e
estado do Religador, e conecta o mdulo de Interface do Religador (RIF) oferecendo
o isolamento para uma operao confivel. As tenses para a medio esto ligadas
no mdulo de entrada analgico atravs do bloco de terminais TB8. A corrente de
linha que atravessa o religador convertida no mdulo da CPU num sinal digital
adequado para clculos de medio e correntes de falta. A amostragem de dados
acontece a uma taxa de 64 vezes por ciclo. A CPU contm uma seo de aquisio
de dados que usa as amostras adquiridas para calcular as correntes e tenses
fundamentais para uso nas protees de sobrecorrente, sobre/sub-tenso, bem
como correntes e tenses para as funes de medio. A corrente para a proteo
de sobrecorrente calculada com base num subciclo e inclui somente a componente
fundamental e a de corrente contnua. Quando a corrente de fase ou terra exceder
seu valor mnimo de disparo programado e o tempo da curva de tempo corrente
(TCC) associada, o controle inicia a sequncia programada de operaes de disparo
e religamento do religador atravs dos mdulos CPU e RIF. Se a falta for
temporria, o controle rearma para o incio de sua sequncia de operao aps um
retardo prefixado.
5.1.3 Perfis das Protees
No controle, h quatro perfis de proteo padronizados para a especificao
completa da operao do controle. Cada perfil de proteo inclui no mnimo o
seguinte:
Curvas de Tempo-Corrente
Proteo de Sobrecorrente
-
Proteo de Sobre/Subtenso
Proteo de Sobre/Subfrequncia
Proteo Direcional
Funo Hot Line Tag
Proteo de Falta Sensitiva Terra
5.1.3.1 Curvas de tempo-corrente
Esto disponveis curvas de tempo-corrente para muitas funes, incluindo
operaes rpidas e temporizadas para proteo de fase, terra e seqncia
negativa. Cada tempo corrente selecionado a partir de cinqenta curvas definidas
que, por sua vez, podem ser customizadas pelo usurio. As curvas de tempo-
corrente tambm so selecionadas a partir do recurso grfico disponvel no software
ProView 4.0.1 para visualizar quaisquer modificaes antes de configurar o controle.
5.1.3.2 Proteo de sobrecorrente
As correntes individuais de cada fase so monitoradas para Proteo de
Sobrecorrente de Fase e a corrente residual monitorada para proteo de
Proteo de Sobrecorrente de Neutro. Tanto a falta de fase quanto a de neutro tem
trs elementos de proteo contra sobrecorrentes para cada uma das direes de
fluxo de potncia, direta e reversa. Isto permite que as caractersticas de corrente x
tempo se igualem atravs das trs zonas de proteo, preenchendo os requisitos de
coordenao. Parmetros independentes de sobrecorrente de fase e sobrecorrente
de neutro so usados para definir o mximo nmero de operaes em uma
sequncia de religamento e tanto para desativar, preparar pra disparo e religar
quanto para ativar o alarme (sem operao) para cada um dos disparos restantes na
sequncia.
-
5.1.3.3 Proteo de sobre/subtenso
O controle inclui abertura por subtenso monofsica e trifsica. O controle
tambm inclui disparo de sobretenso trifsica. Ambas as funes de sobre e
subtenso incluem um ajuste de pickup monofsico e trifsico e um ajuste de retardo
monofsico e trifsico que varia de 0 a 100 segundos
5.1.3.4 Proteo de sobre/subfrequncia
O controle inclui a operao de dois estgios em ambas as protees de
sobrefrequncia e subfrequncia. H disponvel um atraso fixo que varia de 0 a 100
segundos em incrementos de 0.001 segundos para ambas as protees de sobre e
subfrequncia. provida uma funo de restaurao de freqncia, ativada ou
desativada pelo usurio para permitir que o religador feche automaticamente caso a
frequncia retornar dentro dos ajustes configurados num tempo ajustvel pelo
usurio. A Proteo de Sobre/Subfrequncia est includa como parte do perfil de
proteo.
5.1.3.5 Proteo direcional
A funo direcional includa para manter a coordenao do sistema a partir
de vrias fontes, bem como para a reconfigurao de circuitos para cada perfil. A
funo direcional se aplica s protees de fase, terra e sequncia negativa,
selecionada independentemente. O ngulo de mximo torque possui uma faixa de 0
- 90 graus.
-
5.1.3.6 Funo hot line tag
O Hot Line Tag(HLT) provido para aplicaes de trabalho em linhas
energizadas. Todas as operaes de fechamento esto desativadas quando o
recurso HLT estiver ativado. Enquanto ativo, o controle pode tambm utilizado
independentemente, para operaes de abertura com curvas tempo corrente
selecionveis pelo usurio. O HLT impede todas as tentativas de fechamento do
controle e muda a proteo para um disparo com bloqueio na curva composta de
tempo definido do HLT e na curva TCC1 (a que for mais rpida). O recurso HLT tem
prioridade sobre as funes Cold Load Pickup, Non-Reclosing, e Fast Trips
Disabled.
5.1.3.7 Proteo por falta a terra/falta a terra sensitiva
O controle possui um recurso de Disparo por Falta a Terra/Falta a Terra
Sensitiva que proporciona o disparo do religador aps um tempo definido
programvel para correntes de terra abaixo dos nveis de disparo mnimo de terra
normais. O recurso possui operaes programveis para bloqueio e intervalos de
religamento independentes dos ajustes de terra. Este recurso selecionvel
independentemente para cada perfil de proteo.
5.1.4 Aprimoramento da Proteo
O controle de religador Form 6 para montagem em poste oferece vrios
recursos padro e acessrios que proporcionam a mxima flexibilidade de aplicao
do controle do religador. Dentre os principais recursos, destacam-se:
-Auto Religamento
-Fast Trips Disabled
-
-Cold Load Pickup
-Sincronismo
-Localizador de Falta
-Registrador de Eventos
-Oscilografia
-Medio
5.1.4.1 Auto religamento
O elemento de Religamento responsvel pela temporizao entre as
sequncias de religamento associadas com o elemento de proteo de
Sobrecorrente de Fase x Fase e Fase x Terra, pela aplicao de Coordenao de
Sequncia de Zona e por aplicar o modo operacional selecionado para cada.
Habilitar a coordenao de Sequncia de Zona faz com que o controle incremente o
seu contador de disparos de uma unidade se ele detectar que um dispositivo de
proteo jusante operou. Isto permite a coordenao com os dispositivos utilizados
tanto para frente como para traz do religador, com tempos curtos para operaes
iniciais e tempos longos para as operaes subsequentes.
O tempo de reset se refere ao intervalo de tempo subsequente a um
religamento depois do qual o contador de disparos colocado em zero. Se um
disparo de proteo ocorrer aps uma operao de religamento manual como
resultado de um pickup durante o tempo de reset, o religador operar para lockout
nas caractersticas do primeiro disparo.
5.1.4.2 Fast trips disabled
O controle inclui um recurso Fast Trips Disabled para modificar a proteo, de
maneira que todas as operaes de disparo utilizam a operao TCC2 programada.
Este recurso independentemente selecionvel para cada perfil de proteo. Todas
as operaes de disparo sero temporizadas em TCC2. Tipicamente, a operao