Os defeitos podem-se classificar consoante a sua oposição à extinção. Podem-se então dividir em três tipos [17]:
Fugitivos – São defeitos que são extintos assim que o arco elétrico é eliminado, permitindo ao ar ionizar-se, voltando a ganhar as suas propriedades isolantes.
Semipermanentes – São defeitos que necessitam de interrupções mais longas que o caso anterior, ou uma permanência mais longa do arco elétrico para se extinguirem. Permanentes – São defeitos que apenas se extinguem depois de uma operação de
manutenção da rede. Habitualmente correspondem a contactos diretos.
Sabe-se que a maior parte dos defeitos são do tipo fugitivo e semipermanente (cerca de 80% a 95% de todos os defeitos verificados) [9, 31], assim para que este tipo de defeitos tenha o menor impacto possível na continuidade de alimentação elétrica, está habitualmente presente nas saídas das linhas de média tensão aéreas, um automatismo de religação.
Este automatismo é ativado pela deteção de defeitos por parte das proteções de máxima intensidade de fase, máxima intensidade homopolar e a máxima intensidade homopolar de terras resistentes. Depois de o circuito abrir, começam as contagens para os ciclos rápidos (se existirem), seguidos dos ciclos lentos (se existirem).
Um ciclo rápido é constituído por um disparo instantâneo (disparo em poucos ms), seguido de uma religação rápida. Um ciclo lento é constituído por um disparo temporizado (mais lento que o disparo instantâneo) seguido de uma religação lenta [35]. Uma religação rápida fecha os contactos do disjuntor em menos de 400 ms, enquanto uma religação lenta fecha os contactos do disjuntor na ordem das dezenas de segundos, nunca ultrapassando os 120 s [35].
Os ciclos rápidos são utilizados para eliminar defeitos fugitivos, que deixam de existir pela simples extinção do arco elétrico. Nestas situações, aquando da religação do disjuntor, o defeito já não existe, podendo-se continuar com a alimentação habitual da rede. Os ciclos lentos são habitualmente úteis para a eliminação de defeitos semipermanentes, porque este tipo de defeitos necessita de disparos ou de religações mais lentas para se extinguirem, depois de extintos é possível proceder à normal alimentação da linha de média tensão. No caso de o defeito ser permanente, são utilizados todos os ciclos de religação definidos, após os quais o disjuntor fica aberto permanentemente até serem efetuadas as reparações necessárias na rede.
Em Portugal pode ser utilizada uma das seguintes sequências de religação [32, 33]:
Presença de um equipamento programado com um automatismo V-T a jusante – Uma religação rápida de 300 ms, uma religação lenta de 15 s e outra religação lenta de 30 s (ver Figura 3.2).
Não existe nenhum equipamento com automatismo V-T a jusante – Uma religação rápida de 300 ms e uma religação lenta de 15 s.
Sempre que se efetue uma religação, as funções de proteção responsáveis pelo novo disparo são as habitualmente utilizadas e definidas nas Secções 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3 e 3.1.4. O arranque da função de religação é desencadeada pelos seguintes eventos [32]:
Arranque do nível de atuação I>> da proteção MIF; Arranque das proteções MIHd e MIH;
28 Proteções de Saída das Linhas Aéreas MT
28
Disparo do disjuntor devido à atuação da proteção PTR.
Figura 3.2. Atuação do automatismo de religação com 1 religação rápida e 2 religações lentas, para um defeito permanente.
Proteções dos Transformadores de Potência
3.2.
É também importante referir as funções de proteção presentes nos transformadores utilizados na rede de média tensão. Estes transformadores são basicamente o transformador AT/MT presente na subestação e o transformador MT/BT, presente no posto de transformação (PT).
As funções presentes devem proteger convenientemente os transformadores de potência contra sobrecargas, curto-circuitos e defeitos internos. A sua parametrização vai afetar diretamente o tipo de proteção a utilizar para proteção da linha de média tensão, para se verificar uma correta coordenação entre estas e as proteções dos transformadores.
3.2.1. Transformador da Subestação
O transformador da subestação reduz as tensões da rede de distribuição AT (60 kV) para tensões MT (10 kV, 15 kV ou 30 kV). Devido ao elevado custo destes equipamentos, é muito importante precaver qualquer tipo de defeitos que possa afetar o seu bom funcionamento, de uma forma rápida e eficaz. Para além deste facto, algumas proteções presentes neste transformador podem ser utilizadas como redundância para as proteções de saída das linhas. Assim, existem essencialmente dois tipos de proteções utilizados para a proteção deste tipo de transformadores [30, 32, 33]:
Proteção diferencial de transformador (#87T)
Proteção de máximo de intensidade de fase de tempo independente (#51)
i. Proteção diferencial de transformador (#87T)
Este tipo de função de proteção mede a diferença entre a corrente que entra e a corrente que sai do transformador, tendo em conta as perdas elétricas verificadas. Se se verificar uma diferença significativa entre os dois valores, significa que existe um defeito entre os dois terminais da proteção, sendo assim emitida uma ordem de abertura dos disjuntores associados.
Esta função é utilizada para prevenir qualquer defeito interno de isolamento do transformador, e deve ter uma atuação instantânea, por forma a não permitir uma continuidade do defeito durante longos períodos de tempo. Na Tabela 3.12 estão descritas as características gerais de funcionamento desta função.
Proteções de Interligação da Produção Dispersa 29
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Tabela 3.12. Características gerais da função diferencial do transformador [30].
Tempo de Operação <=35 ms Curva de disparo
regulação base 20% a 50% In razão funcionamento 1 25% a 50% In razão funcionamento 2 100% a 250% In Bloqueio 2ª harmónica 10% a 50% da fundamental Bloqueio 5ª harmónica 20% a 60% da fundamental
ii. Proteção de máximo de intensidade de fase de tempo independente (#50)
É também utilizada uma função de máximo de intensidade de fase, efetuar também uma proteção de defeitos internos do transformador, mas neste caso esta proteção serve de back- up à proteção diferencial. Outra função consiste na deteção de sobrecargas de corrente e correntes de curto-circuito que passam pelo transformador e que o podem danificar. Esta proteção serve também de redundância às proteções de máximo de intensidade de corrente das saídas das linhas, no caso de estas falharem [32].
Esta proteção é temporizada para atuar com um atraso de 1,4 s para correntes superiores a 1,3 vezes a corrente nominal do transformador [32]. Na Tabela 3.13 estão apresentadas as características gerais de funcionamento desta função.
Tabela 3.13. Características gerais da função de máximo de intensidade de fase do transformador [30].
Corrente de arranque 50% a 1000%, passos de 5% Informação de arranque <= 50 ms
Tempo independente 0,04 a 5 s, passos de 0,01