3.2 Chaves de Alta Tensão
3.2.4 Condições de manobra
As chaves seccionadoras somente podem operar quando houver uma variação de tensão in- significante entre seus terminais, ou nos casos de restabelecimento ou interrupção de correntes insignificantes. Assim, evita-se o risco de dano aos seus contatos principais, pois estes devem ser preservados em boas condições afim de que não se produzam “pontos quentes6
” quando a chave seccionadora estiver fechada conduzindo corrente [51]. Essa condição de manobra se deve ao fato de que em oposição ao disjuntor, a chave seccionadora possui capacidade de interrupção praticamente nula pois, não possui câmara de extinção. Quanto à chave de terra, essa só pode ser fechada após o circuito a ser aterrado estar desligado.
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“Ponto quente” é a designação para elevação de temperatura em um componente do SEP em função de um aumento anormal de sua resistência ôhmica devido a ocorrência de oxidação, corrosão ou falta de contato, por exemplo.
Capítulo 4
Aplicações Desenvolvidas
Neste capítulo serão apresentadas a estrutura laboratorial básica montada para a realização desta pesquisa e os problemas selecionados para estudo. Possíveis variações dessa estrutura e seu uso efetivo serão apresentadas no contexto das aplicações desenvolvidas. Dois casos foram selecionados, a saber: o controle de um Bay típico de saída de linha e uma lógica para comutação entre fontes de alta tensão em uma subestação industrial.
4.1
Estrutura Básica Implementada
Os elementos componentes aplicados a construção da estrutura laboratorial utilizada para este trabalho são os mesmos encontrados em subestações reais de energia elétrica, sendo sua montagem e configuração similares ao que de fato se encontraria em campo. Cabe dizer, também, que as demandas exigidas, sejam em desempenho ou aplicação, serão moldadas a partir de necessidades reais do SEP.
Basicamente serão definidas duas subestações de energia elétrica, com a possibilidade de serem caracterizados Bays típicos em cada uma delas, conforme a Figura 4.1 e Figura 4.2. Serão propostas aplicações, por exemplo, de controle, supervisão ou intertravamento no interior de cada subestação.
Interligação via fibra óptica (bobina com 25 km) ethernet Conexão Elétrica IED Proteção 2.1 Switch 2.1
Console de configuração e teste 2.1
IED Simulador Bay 2.2
ethernet Patch panel 2.1 ethernet ethernet ethernet Tensão contínua Tensão alternada Corrente alternada
Simulador de Sistemas de Potência 2.1
RUN STOP F1 F2 ESCENT RUN STOP F1 F2 ESCENT SUBESTAÇÃO 2 Conexão Elétrica IED Proteção 1.1 Switch 1.1
Console de configuração e teste 1.1
IED Simulador Bay 1.2
ethernet Patch panel 1.1 ethernet ethernet Tensão contínua Tensão alternada Corrente alternada
Simulador de Sistemas de Potência 1.1
RUN STOP F1 F2 ESCENT RUN STOP F1 F2 ESCENT SUBESTAÇÃO 1 ethernet ethernet ethernet F ig ur a 4.1 : E st ru tu ra la b or at or ia l pr op os ta .
Figura 4.2: Aspecto físico para a estrutura laboratorial proposta.
Inicialmente serão necessários os seguintes equipamentos e materiais para compô-la:
Painéis de 19”
Os painéis, com medida padrão de 19”, serão utilizados para montagem dos equipamentos utilizados no estabelecimento da estrutura laboratorial proposta. Esses painéis são similares àqueles normalmente encontrados nas subestações de energia elétrica. Foram adquiridos 03 pai- néis, identificados pelos acrônimos de PNL1, PNL2 e PNL3. Em cada um desses está contida parcela dos equipamentos utilizados. No PNL1 estão instalados alguns relés digitais de proteção utilizados, no PNL2 estão instalados os equipamentos de comunicação e os simuladores de sis- temas de potência (caixa de teste para relés). Por fim, o PNL3 contém em natureza os mesmos elementos contidos no PNL1.
Relés digitais de proteção
Serão utilizados relés digitais de proteção existentes nas dependências do LSEE. Algumas características interessantes a respeito dos equipamentos a serem utilizados são a diversidade de fabricantes, funções de proteção existentes e interfaces com o usuário. Todos os equipamentos utilizados possuem um ambiente de programação de usuário. Esses equipamentos serão utilizados tanto para compor as soluções aos problemas em destaque quanto para simular equipamentos de manobra biestáveis, como disjuntores e chaves de alta tensão.
Microcomputadores
Serão uitlizados 02 microcomputadores do tipo IBM PC para executar os aplicativos de comunicação, configuração, monitoramento, análise e geração de eventos, para os equipamentos constituintes da referida estrutura laboratorial.
Simuladores de Sistemas de Potência
Serão utilizados 02 simuladores de sistemas de potência (caixa de teste para relés) para simulação de eventos do SEP, como por exemplo, subtensão, interrupção e curto-circuito, e simulação da alimentação auxiliar em corrente contínua típica das subestações de energia elétrica. Esses simuladores serão conectados aos microcomputadores descritos anteriormente através de uma conexão ethernet para gerar os fenômenos de interesse.
Switches para rede Ethernet
Serão utilizados 02 switches ethernet com prioridade de mensagem Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE)1
para compor um enlace de comunicação de dados entre os equipa- mentos utilizados na composição básica da estrutura laboratorial estabelecida. Estes switches possuem portas de comunicação do tipo 10Mbps com conector ST para fibra óptica, portas do tipo 100Mbps com conector ST para fibra óptica e portas do tipo 10/100Mbps com conectores do tipo RJ45.
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É uma mensagem ou mecanismo de transmissão rápida de eventos de subestações, que contém o relatório assíncrono de eventos dos IEDs como comandos, alarmes, indicações e mensagens.
Patch panel
Será utilizado um patch panel para estruturação do cabeamento Ethernet, UTP-Categoria 5e. Todos os equipamentos existentes na referida estrutura serão conectados ao patch panel e a partir dele poderão ser ligados a qualquer um dos switches existentes, fazendo parte, ora de uma subestação simulada ou de outra. Isso agrega maior flexibilidade as aplicações desenvolvidas e a composição de casos a serem estudados.
Conversor de interface
Será utilizado um conversor de interface RS-485 para Ethernet com o propósito de integrar certos relés de proteção digital existentes no LSEE a estrutura laboratorial desta pesquisa.
Materiais de consumo e ferramentas
Serão utilizados diversos materiais para compor a estrutura desejada, como por exemplo uma caixa de cabo UTP-Categoria 5e, uma bobina de cabo manga com 26 vias, conectores RJ45, abraçadeiras, condutores elétricos, no-break, parafusos do tipo porca-gaiola, uma bobina de fibra óptica com 25 Km de comprimento, para simular a conexão entre subestações, fita isolante, etc. Quanto as ferramentas, serão utilizadas ferramentas para construção de redes de comunicação de dados, como alicate crimpador, testadores de cabo, etc, além de ferro de solda, multiteste, alicates diversos, como universal, de bico e de corte, chaves de fenda, chaves de precisão, entre outras.
Softwares
Serão utilizados softwares para configuração e controle dos equipamentos, como por exemplo o AcSELerator QuickSet, versão 4.3.8.0, o EnerVista Launchpad, versão 4.40 e o AcSELerator Architect, versão 1.1.71.0, além de aplicativos para análise, registro, monitoração e geração de eventos, como o SEL-5601 Analytic Assistant, versão 2.2.0, e o ProtTest, versão 2.06. Alguns desses serão nativos dos equipamentos com os quais se está trabalhando, outros serão aplicativos de propósito geral que se adequam as necessidades deste trabalho.