Coordenação de proteção de alimentadores na presença de GD

Nas redes de média tensão (MT) a filosofia de proteção normalmente utilizada se baseia em dois princípios: Proteção Seletiva e Proteção Coordenada.

A proteção é definida como seletiva quando o ajuste da proteção de retaguarda é feito de maneira a permitir que o dispositivo de proteção mais próximo da falta opere para qualquer tipo de defeito a jusante, tanto transitório quanto permanente. Para circuitos urbanos, é a filosofia mais adotada em função da necessidade de expor os consumidores ao menor número possível de desligamentos. Além disso, como o esquema de proteção seletiva é pouco afetado pela conexão de GD, não será aprofundado nesse estudo. O coordenograma da filosofia de proteção seletiva é mostrado na Figura 4.31. Essa filosofia também pode ser adotada para outro dispositivo de proteção tal como religadores.

Figura 4.31 – Coordenograma para proteção seletiva. Fonte: [37]

Já a filosofia de proteção coordenada utilizada em circuitos rurais, se baseia principalmente na coordenação entre religadores e chaves fusíveis, tal como mostrado na Figura 4.32.

Religador

S Fusível

Na Figura 4.32 o religador está alocado no alimentador principal enquanto o fusível encontra-se no circuito lateral. A correta operação desses equipamentos baseia-se no critério de só haver abertura do fusível para os casos de faltas permanentes, enquanto falhas temporárias devem ser eliminadas pelo religador. Como as faltas temporárias constituem 70% a 80% das falhas que ocorrem no sistema de distribuição, este arranjo melhora a confiabilidade e reduz custos de manutenção, ainda mais em circuitos longos e de difícil acesso. [44]

Para atender o critério citado acima, o tempo mínimo de fusão do elo fusível deve ser maior que o tempo de abertura rápida do religador multiplicado por um fator K, que varia em função do número de operações e do tempo de religamento do circuito, em todas as condições de falta no trecho protegido pelo fusível.

No entanto, se o curto-circuito permanecer após fechamento do religador, o problema passará a ser considerado permanente, levando a necessidade de rompimento do fusível. Nesse caso, o tempo total de interrupção do elo deve ser menor que o tempo mínimo de abertura do religador em sua curva “lenta”. Caso o fusível não interrompa o curto-circuito dentro desse tempo, o religador irá abrir novamente, mas dessa vez bloqueando, evitando assim novos fechamentos. O cumprimento dessas condições resulta em um gráfico de coordenação religador- fusível mostrado na Figura 4.33.

• Caso exemplo 6

Com a inserção de GD nos alimentadores, os valores de curto-circuito considerados para operação do fusível e religador serão alterados. O caso exemplo 6, mostrado na Figura 4.34, irá ilustrar as alterações a que a rede estará submetida durante um curto-circuito, dependendo do ponto de falta e da posição da GD em relação aos equipamentos de proteção.

F4 F2

F1

F3

Figura 4.34 – Caso Exemplo 6: Impacto da GD na proteção de MT

Curto-circuito em F1: Curtos-circuitos no ponto F1 devem ser eliminados somente pela abertura do religador 2. No entanto, principalmente em situações de recusa de abertura do religador 2, a contribuição das GDs para a falta somada à ausência de direcionalidade do religador 1 (R1) e à corrente de carga pode levar à abertura indevida de R1. A abertura de R1, além de interromper o atendimento de consumidores ou ocasionar ilhamentos indesejáveis, dificulta a localização da falta, aumentando o tempo da interrupção e o custo de manutenções.

Curto-circuito em F2: Considerando a filosofia de proteção coordenada, a primeira tentativa de eliminação de faltas em F2 cabe ao religador 1 (R1) . Todavia, o fato da contribuição do terminal R1 não ser igual à corrente que passa pelo fusível 1 (FS1), em função da contribuição das PCHs e das demais cargas, pode fazer com que a coordenação

desejada entre R1 e FS1 não seja verificada. Assim pode haver ruptura do elo FS1 mesmo para faltas temporárias. Essa condição é indesejada já que também aumenta o tempo da interrupção e o custo de manutenções.

Curto-circuito em F3: Curtos-circuitos no ponto F3 devem ser eliminados pela abertura do religador 1 e pela desconexão de todas as PCHs, mas a contribuição da PCH Y pode fazer com que o religador 4 (R4) abra indevidamente, provocando descoordenação. A abertura de R4, além de interromper o atendimento de consumidores ou ocasionar ilhamentos indesejáveis, dificulta a localização da falta, aumentando o tempo da interrupção e o custo de manutenções.

Curto-circuito em F4: Considerando a filosofia de proteção coordenada, a primeira tentativa de eliminação de faltas em F4 cabe ao religador 4 (R4). Todavia, o fato da contribuição do terminal R4 não ser igual à corrente que passa pelo fusível 3 (FS3), em função da contribuição da PCH Y, a coordenação desejada entre R4 e FS3 pode não ocorrer. Assim, o elo FS3 pode romper antes da abertura de R4, fazendo com que uma falta passível de ser temporária se torne de resolução demorada. Essa condição é indesejada já que também aumenta o tempo da interrupção e o custo de manutenções.

Vários estudos vêm sendo elaborados com a finalidade de permitir a identificação de situações de descoordenações causadas pela inserção de GD. Em [45] foi concluído que a coordenação na presença de GD pode ser alcançada através da utilização de religadores microprocessados com direcionalidade já disponíveis no mercado. O problema dessa solução é a requisição de que todas as unidades de GD desconectem antes da realização da primeira tentativa de fechamento, para evitar danos ao acessantes devido à falta de sincronismo.

Já em BRAHMA [46] a solução passa pela divisão dos circuitos em zonas separadas por disjuntores, onde haja equilíbrio entre geração e a carga. Nessas zonas, pelo menos uma das unidades de GD deve possuir a capacidade de controle de frequência. Os disjuntores utilizados, além de possuírem a função de verificação de sincronismo, devem ser interligados a um relé principal, localizado na subestação. Esse relé deve ser capaz de armazenar informações, identificar a falta e sua localização, solicitando a abertura do disjuntor correspondente. Embora eficiente na solução do problema proposto, o custo envolvido na implantação de um esquema tão complexo pode ser inviável em se tratando de alimentadores.

CHILVER [43] propõe a utilização de relés digitais com unidades de distância e unidades direcionais nas redes de MT. Nessa proposta a polarização dos relés seria feita através de sua conexão direta ao lado de BT dos transformadores de distribuição, o que iria dispensar a utilização de TP, tal como mostrado na Figura 4.35.

Figura 4.35 - Proposta d Embora a dispensa de de utilização de vários disjunto

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ão apenas uma pequena parte do que vem sendo pacto da GD para o sistema. Provavelmente n particularidades de cada distribuidora. A adoção assar pela conciliação da necessidade sistêmica e final pode ser a equação mais difícil de ser resolvid

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