PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO

1. 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

2. 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

3. 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

4. CONCEITOS FUNDAMENTAIS Sensibilidade: De forma geral podemos definirsensibilidade 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

5. 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

6. 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

7. CONCEITOS FUNDAMENTAIS SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

8. 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

9. 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

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

11. 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

12. Disjuntores e Relés SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. Elo fusível tipo K SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

19. 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

20. 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

21. Chave Fusível Religadora Funcionamento SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

22. 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

23. Religadores SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

24. 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

25. 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

26. 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

27. 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

28. 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

29. Seccionalizadores • 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

30. Seccionalizadores • 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

31. 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

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

33. Fusível x Fusível SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

34. 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

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

36. 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

37. Relé x Fusível SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

38. 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

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

40. Relé x Religador SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA