Atualmente, os disjuntores religadores (OCR 3) utilizados, possuem relés incorporados, que têm funções de proteção contra curto-circuitos entre fases e à terra. Estas funções permitem que estes tenham capacidade de ser escolhido o tipo de disparo pretendido (tempo definido ou curva inversa de tempo corrente), existindo a capacidade de modificar as características de disparo consoante o pretendido para cada situação. Também os ciclos de religação podem ser completamente personalizados. Este facto torna os OCR 3 utilizados em Portugal, muito semelhantes aos relés utilizados na saída da subestação, podendo conter inúmeras funções de proteção.
A coordenação entre OCR’s 3 e entre estes e as proteções de saída das subestações pode ser tratada como coordenação entre relés de sobreintensidade. Este tipo de coordenação está definida de uma forma geral em [9, 17, 31]. As referências indicadas dizem que o método mais indicado para coordenação de vários relés de sobreintensidade colocados em série é utilizando uma curva de tempo inverso com dois níveis. O primeiro corresponde a correntes mais baixas que é atuado pela curva de tempo inverso e o segundo corresponde a correntes mais altas em que o relé é atuado instantaneamente. Este tipo de coordenação é utilizado em detrimento das curvas de tempo definido, porque permitem tempos de atuação mais rápidos.
De uma forma mais específica em [39, 40] é tratada a coordenação entre diversos dispositivos inseridos numa rede de média tensão (MT), em que estão inseridos “reclosers” (conhecidos neste documento como OCR 3). Em ambas as referências, é realizada uma coordenação entre o “recloser”, as proteções de saída MT e os fusíveis utilizados em derivações da linha principal. É utilizada uma filosofia de proteção que permite salvar o fusível no caso de ocorrerem defeitos não permanentes a jusante do mesmo. No entanto este tipo de proteção não é efetuada em Portugal, devido à inexistência deste tipo de fusíveis (apenas existem os fusíveis de proteção do transformador do PT). A seletividade entre o “recloser” e a proteção de saída da linha MT é realizada, em ambos os casos, utilizando curvas de tempo inverso para as proteções de máxima intensidade de corrente de defeito. Em [40] é também realizada a coordenação de vários “reclosers” em série, utilizando as mesmas curvas.
Embora nas referências indicadas nos parágrafos anteriores a coordenação dos dispositivos seja realizada utilizando curvas de tempo inverso, quer nas proteções de saída MT, quer no “recloser”, em Portugal a realização deste tipo de coordenação não é possível, visto que as proteções de máxima intensidade de corrente nas subestações são, de uma forma geral8, de tempo definido. Assim, têm de ser encontradas novas formas para garantir a coordenação e seletividade entre as proteções, ao mesmo tempo que se garante um isolamento expedito dos defeitos.
Problemas nas Proteções das Redes de Média Tensão com a Introdução de Produção Dispersa 39
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Seja qual for o tipo de curvas para as proteções de máximo de intensidade, é necessário garantir a seletividade entre as proteções com base no tempo ou, por outro lado, com base na corrente de arranque das proteções:
Tempo – Para garantir a seletividade entre proteções é necessário que, em toda a sua zona de funcionamento, se garanta um tempo mínimo discriminativo.
, (4.4)
Em que top2 é o tempo de operação de um relé a montante do relé, que corresponde ao tempo de operação top1. O tempo td é o tempo discriminativo que se pretende garantir entre os dispositivos. Se as proteções MI dos dispositivos forem de tempo inverso, top1 e top2 correspondem à função da curva de tempo inverso, se as proteções forem de tempo definido top1 e top2 correspondem a uma constante igual ao tempo de atuação definido para uma determinada corrente de defeito. O tempo discriminativo entre proteções pode tomar o valor de 0.2 s caso se tratem de proteções digitais, que têm necessariamente uma precisão mais elevada [9, 31]. Esta margem previne eventuais erros de medição, diferenças entre tempos de processamento dos relés e diferenças entre os tempos de abertura e extinção do arco por parte dos disjuntores.
Corrente - Para que seja garantida uma coordenação apenas pelo nível de corrente, é necessário que existam diferenças significativas entre as correntes vistas pelos diversos dispositivos de proteção. A corrente de arranque da proteção de um dispositivo a montante deve ser de pelo menos 125% (25% de margem de erro de medições e presença de componente contínua na corrente de curto-circuito [31]) da corrente máxima vista per dispositivo a jusante.
, (4.5)
Em que é a corrente de arranque do relé a montante e é a corrente
máxima de defeito vista pelo dispositivo a jusante. Neste tipo de coordenação, o relé a montante terá de ter, pelo menos, um outro nível de atuação, com um tempo de atuação mais lento para garantir que toda a linha é protegida, visto que, a corrente de arranque não cobre toda a linha, até ao próximo dispositivo de proteção.
Problemas nas Proteções das Redes de Média Tensão com a
4.2.
Introdução de Produção Dispersa
As redes de distribuição de média tensão têm, habitualmente, um funcionamento radial, existindo apenas um ponto de alimentação. No entanto, a crescente introdução de produção dispersa (PD) ao longo das linhas aéreas, modifica este pressuposto de alimentação radial. Assim, as proteções, inicialmente projetadas para um funcionamento radial, passam a ser sujeitas, não apenas às correntes provenientes da alimentação de AT, mas também às provenientes das unidades de PD presentes ao longo da linha. Este facto faz com que as proteções sejam percorridas por correntes não equacionadas no momento do seu projeto, podendo provocar um funcionamento não desejado das mesmas.
A influência que as unidades de PD têm numa rede depende muito do tipo de gerador utilizado. Os geradores mais utilizados neste tipo de produção são:
40 Redes Aéreas de Média Tensão com Geração: Revisão da Coordenação das Proteções
40 Gerador de indução (assíncrono);
Gerador síncrono;
Gerador duplamente alimentado;
Gerador ligado à rede através de eletrónica de potência.
Também a localização das unidades de PD e localização do defeito, têm uma grande influência nas correntes detetadas pelos relés presentes na MT. Os principais problemas que advêm da introdução deste tipo de produção na rede são [41]:
Perda de sensibilidade das proteções;
Operação indevida da proteção de saída de MT, devido a um defeito numa linha adjacente;
Problemas associados à função de religação;
Perda de seletividade entre dispositivos de proteção.
Nesta secção serão, inicialmente, analisadas as contribuições que cada um dos tipos de geradores tem nas correntes de curto-circuito. Seguidamente serão descritos cada um dos problemas que podem surgir num sistema com a introdução de produção dispersa.