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PROTEÇÃO DE SISTEMAS DE

POTÊNCIARELÉ DE PROTEÇÃO:

RELÉ DIFERENCIAL DE CORRENTE

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RELÉ DIFERENCIAL DE CORRENTE (87) A protecao diferencial e fundamentada na comparacao

entre as correntes eletricas que circulam entre os dois terminais de um equipamento ou sistema que se quer proteger.

Caso haja diferenca de modulo entre essas correntes, o rele envia um sinal de atuacao para o disjuntor, desligando o sistema.

Normalmente, as correntes entre os terminais do equipamento ou sistema sao coletadas por transformadores de corrente instalados nesses pontos.

A secao do sistema compreendida entre os dois terminais e denominada de zona protegida, isto e, qualquer defeito que ocorra entre esses terminais o rele faz operar os seus contatos.

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RELÉ DIFERENCIAL DE CORRENTE (87) A protecao diferencial e largamente

empregada na protecao de: De transformadores de potência Cabos subterrâneos Máquinas síncronas Barras Linhas de transmissao

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A protecao diferencial de corrente e uma aplicacao da Lei de Kirchhoff das correntes

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Como opera o rele 87?

Devido as correntes de entrada e saída serem elevadas, a comparacao destas e feita por meio de TC´s.Assim: TC- na entrada TC – na saída

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A protecao diferencial pode ser classificada como:a) Protecao diferencial longitudinalÉ aquela definida pela comparacao direta entre as correntes que circulam nos dois pontos do sistema, que pode ser um transformador, gerador, motor etc.b) Protecao diferencial transversalÉ aquela que compara os modulos de correntes que entram num ponto do circuito e circulam em dois ou mais circuitos. Tem aplicacao na protecao de barramento.

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c) Protecao diferencial compensadaTambem denominada de protecao percentual, e aquela em que as correntes que circulam nos terminais do equipamento que se quer proteger têm de ser rigorosamente iguais. Caso contrário, circulará pelo rele uma corrente de compensacao que faz atuar o rele intempestivamente.

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Há vários motivos para que as correntes que circulam nos terminais do equipamento nao sejam rigorosamente iguais, tais como:a)os erros dos TC´s,b)corrente de magnetizacao c) Saturacao dos TC´s d)Diferencas de correntes no circuito de conexao do rele em funcao dos tapes do transformador de potência.

Nesse caso, o rele deve possuir um sistema de compensacao interno que corrige essa diferenca de corrente, evitando desligamentos desnecessários.

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A protecao diferencial de um transformador de potência deve estar associada a uma protecao de sobrecorrente alimentada, de preferência, por transformadores de corrente independentes.

Os reles de sobrecorrente já estudados sao destinados a protecao do transformador para faltas externas a zona de protecao. Adicionalmente, têm a funcao de protecao de retaguarda para falhas do rele diferencial.

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A protecao diferencial nao e sensibilizada pelas correntes de defeito resultantes de falhas ocorridas fora da zona protegida, porem e sensível a corrente de energizacao do transformador.

O ajuste do rele deve evitar saídas intempestivas do disjuntor para essa condicao. Alem disso, o rele diferencial pode atuar devido aos erros inerentes aos transformadores de corrente instalados nos lados primários e secundários que comparam as correntes que entram e saem dos seus terminais.

Caso haja uma diferenca entre essas correntes, superior a um determinado valor ajustado, o rele e sensibilizado, enviando ao disjuntor o sinal de disparo.

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Denomina-se zona protegida a área compreendida entre os transformadores de corrente instalados nos lados primário e secundário do transformador a ser protegido.

Nesse caso, toda e qualquer falha ao longo desse trecho de circuito deve ser eliminado pelo rele diferencial.

O que se denominou zona protegida pode compreender somente o transformador de potência, ou, se desejar, pode se estender essa protecao alem dos limites do equipamento, como, por exemplo, englobando parte dos circuitos primários e secundários do transformador.

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Pode-se empregar a protecao diferencial na protecao de transformadores de dois ou três enrolamentos, em autotransformadores, em barramentos de subestacao etc.

Os reles diferenciais podem ser encontrados nas versoes eletromecicas, estáticas ou digitais. Os dois primeiros tipos nao sao mais fabricados, porem ainda existem milhares de pecas instaladas Brasil afora. Atualmente, somente sao utilizados reles diferenciais digitais.

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CASO 1: SISTEMA OPERANDO SEM CORRENTE DE FALTA

Rele nao opera

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CASO 2: FALTA EXTERNA A ZONA DE PROTEÇÃO

Admite-se fontes em ambos os lados.Os dois TC´s acusam a mesma corrente I1 logo, o rele 87 nao opera

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CASO 3: FALTA DENTRO DA ZONA DE PROTEÇÃO

Admite-se fontes em ambos os lados.O rele 87 OPERA, pois a corrente que passa pelo rele será a soma dascorrentes nos dois lados do equipamento protegido.

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Filosofia da operacao

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Filosofia da operacao

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Relé de Bloqueio (86) Sao reles que recebem sinais de

desligamento de outros reles e atuam sobre o disjuntor. Sua funcao e bloquear o religamento do disjuntor no caso de falta, pois o disjuntor somente pode ser religado apos este rele ser resetado e, assim, somente será religado por pessoa especializada e autorizada. Normalmente, apenas os reles de sobrecorrente sao direcionados para este rele (50, 51,50/51, 50/51N, 67, 87).

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Religamento Automático (79)Trata-se de uma funcao que tem a finalidade de

acionar, automaticamente, o fechamento do disjuntor desligado pela protecao, apos temporizacao ajustável.

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Religamento Automático (79)O religamento deve ocorrer para:

1. Faltas internas na linha de transmissao protegida;2. Atuacao da protecao principal (ou alternada) na

primeira zona ou pela teleprotecao.3. Todos os tipos de falta na linha (ou para alguns

tipos, a escolher – ajustável).

O religamento nao deve ocorrer para:4. Faltas externas a linha, com atuacao de protecao

de retaguarda;5. Para atuacao de outras protecoes como falha de

disjuntor e diferencial de barra;6. Para atuacoes temporizadas da protecao principal.

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Relé de Sincronismo (25) Tem como funcao comparar a frequência

entre duas fontes de geracao. É um dispositivo obrigatorio quando se

deseja operar duas ou mais fontes de energia em paralelo.

O rele de sincronismo possui duas entradas de tensao, cada entrada destinada a uma das fontes de geracao que serao sincronizadas.

Assim, e possível colocar em paralelo dois geradores, ou um gerador e a rede da concessionária de energia eletrica.

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Relé de Sincronismo (25) O rele de sincronismo compara os

seguintes parâmetros de cada uma das fontes que serao sincronizadas:

Modulo das diferencas entre as tensoes de fase das fontes A e B.

Modulo das diferencas entre as frequências de fase das fontes A e B.

Modulo das diferencas entre as defasagens angulares de fase das fontes A e B.

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Ajuste do rele 25O funcionamento do rele de sincronismo e fundamentado na comparacao entre a amplitude da tensao, a frequência e o defasamento angular entre as duas fontes a serem postas em paralelo, gerando um sinal de permissao de sincronismo, quando a diferenca entre os modulos das tensoes, das frequências e das defasagens angulares estiverem dentro dos limites ajustados no rele.

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Ajuste do rele 25 Faixa de ajuste da diferenca da tensao: 3,0 a

50xRTP. Faixa de ajuste da diferenca da frequência:

0,10 a 2,5 Hz. Faixa de ajuste da diferenca de defasagem

angular: 5,0 a 20°.Se uma das fontes apresentar tensao inferior a um determinado valor, o rele nao mede a diferenca da frequência e nem a diferenca da defasagem angular, inibindo a emissao do sinal de permissao de sincronismo e efetuando o seu bloqueio.

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Convencionalmente, sempre se fez necessário o investimento em controladores dedicados para a regulacao da tensao e da frequência. Atualmente, atraves do rele de protecao para geradores SEL-700G, o proprio IED (Intelligent Electronic Device) incorpora estas funcoes de controle, atuando diretamente no regulador de tensao e velocidade, alem de executar funcoes de protecao abrangentes. O rele de protecao passa a ser responsável tambem pela sincronizacao da máquina de forma automática.

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A conexao de unidades geradoras em paralelo ao sistema eletrico deve cumprir requisitos de sincronismo, nao podendo a máquina ser energizada de forma arbitrária. Os valores de tensao, frequência e ângulo de fase devem estar dentro de limites adequados, com diferencas mínimas (idealmente nulas) entre as grandezas geradas e as grandezas do sistema a ser conectado, tal como linha de transmissao ou distribuicao.

A magnitude da tensao nos terminais do gerador deve ser proxima ou idêntica a tensao do sistema para evitar o surgimento de corrente circulante entre a conexao estabelecida (barramento). As frequências tambem devem estar proximas entre si para evitar o aparecimento de tensoes distorcidas no barramento e consequentes picos de tensao. Por fim, o ângulo de fase deve ser o mais proximo possível a fim de eliminar correntes circulantes devido a diferenca fasorial resultante entre as tensoes. O controle da magnitude das tensoes nos terminais do gerador e feito atraves de regulador de tensao (RT), tambem conhecimento como AVR (Automatic Voltage Regulator). O controlador deve atuar no sistema de excitacao da máquina para aumentar ou diminuir o nível da tensao fornecida. A frequência gerada e controlada atraves do regulador de velocidade (RV), conhecido tambem como Governor,que irá aumentar ou diminuir a velocidade das turbinas ou da forca motriz. A atuacao do RV tambem garante alteracao na defasagem angular entre as tensoes geradas e do sistema.