PROBLEMAS OPERACIONAIS DE MÉTODOS DE DETECÇÃO DE FALTAS DE ALTA IMPEDÂNCIA

Todos os métodos de detecção apresentados trazem problemas operacionais e/ou limitações operacionais ou econômicas, as quais são apresentadas a seguir.

Faltas não detectadas pelo método Faltas detectadas pelo método Falsas detecções

Todas faltas de alta impedância com condutor caído ao solo

Método de detecção 2 Todas as faltas

Método de detecção 3

Considerando que, atualmente, os métodos de detecção baseados no monitoramento de sinais de corrente geralmente são aplicados em relés de subestações, no caso de uma atuação de “condutor caído” existirá uma dificuldade na decisão do trip ou alarme, pois o trip irá desligar todo o alimentador. Dependendo da situação poderá provocar outros riscos de acidentes, principalmente se o alimentador atender uma ou mais cidades, podendo citar riscos com desligamentos de sinais de trânsito, hospitais, sistemas de produção, entre outros. Uma forma de reduzir essa dificuldade é analisar as características dos alimentadores que estão sendo protegidos contra faltas de alta impedância, verificando os atendimentos a áreas urbanas e rurais.

Outro problema desses métodos de detecção é o tempo de atuação que segundo GRAIG G. WESTER [15] pode chegar a atingir até 5 minutos. Em áreas com alto adensamento populacional isso é um problema, ao contrário de áreas rurais onde o risco de uma pessoa se aproximar de um condutor caído ao solo é bem menor.

Ressalta-se ainda que grande quantidade de rompimento de condutores não ocorre em troncos de alimentadores, e sim em ramais com condutores nus e de seções reduzidas, onde provavelmente a perda de corrente devida à ocorrência não é significativa visto da SE. No caso do DFM, isso reduz a confiabilidade de detecção, uma vez que a indicação de um condutor caído é realizada se e somente se antes do início do arco tiver havido uma ocorrência de perda de carga ou uma ocorrência de sobrecorrente.

Outra limitação do DFM é que faltas de alta impedância com rompimento de condutores com baixa atividade de arco, a probabilidade e confiabilidade de detecção reduzem drasticamente, principalmente em solos como asfalto e areia, uma vez que seus algoritmos básicos de detecção de arco atuam pela atividade de alta freqüência gerada pelo arco. Além disso, rompimentos de condutores caídos do lado carga não são detectados pelo DFM, o que é um grande risco.

Mesmo que esses métodos de detecção façam o relé atuar corretamente, com confiabilidade e segurança, ainda se tem o problema de localização do condutor rompido, o que demandará um grande tempo para que as equipes de operação identifiquem o ponto da falta, pois terão que inspecionar praticamente todo o alimentador. No caso da decisão de desligamento de todo o alimentador, o risco de acidente de faltas de alta impedância por rompimento de condutores ficaria eliminado, ao passo que a decisão de alarme, não desligando o alimentador, aumentará as chances de ocorrências de acidentes até que as equipes de operação encontrem o defeito.

Já os métodos de detecção por monitoramento de tensão não apresentam os problemas citados acima, uma vez que sua sensibilidade é local e é possível localizar a falta através de um sistema de comunicação eficiente, principalmente onde houver um nível avançado de automação da distribuição.

Entretanto, na maioria dos casos não existe um monitoramento remoto do estado de chaves-fusíveis, sendo esse o fator dificultador para esse tipo de sistema de proteção. Como os sensores atuam para desequilíbrio de tensão causado por rompimento de condutor, pode-se sinalizar uma falta de alta impedância incorretamente no caso de atuação/abertura de chaves fusíveis operadas devido a faltas de baixa impedância à montante do ponto de localização do sensor de desequilíbrio de tensão. Sendo assim, até então, não é possível uma distinção confiável entre uma falta de rompimento de condutor e uma abertura monopolar de qualquer equipamento de proteção a montante da falta, considerando que não se sabe o estado desses equipamentos remotamente. Uma redução do problema seria um critério de detecção onde um rompimento de condutor só seria indicado se não houvesse uma ocorrência de sobrecorrente monitorada pelo COD em algum equipamento de proteção a montante dos sensores os quais indicaram a falta. Uma solução seria a instalação de sensores em todos os equipamentos de proteção à montante dos sensores instalados nos finais de rede de distribuição. Apesar desse problema, se tem um ganho com esse sistema de proteção, uma vez que as faltas poderiam ser localizadas com a implantação de um sistema de localização apropriado. Um dos grandes desafios desse sistema de proteção era o custo de implantação dos sistemas de comunicação. Talvez, nos dias de hoje, com os avanços das tecnologias de comunicação, esse desafio possa ser transposto com mais facilidade.

O método de detecção de resposta ao impulso parece promissor, entretanto deve ser bem amadurecido principalmente no que se refere à montagem do banco de dados, que é primordial para a confiabilidade e segurança desse método. Uma outra preocupação é a influência do sinal injetado no comportamento das cargas atendidas pelo alimentador e pelos próprios equipamentos da rede de distribuição. A localização da falta também é um fator que deve ser mais trabalhado devido à característica de ramificação dos alimentadores. Bancos de capacitores ligados em estrela aterrada instalados no alimentador protegido com esse método de detecção praticamente eliminam sua eficiência, apesar de que filtros passa-alta podem ser instalados no ponto central da estrela desses bancos. Além disso, é interessante ressaltar que numa falta de alta impedância há um comportamento não linear da resistência no ponto de falta, o que pode influenciar na detecção da falta, uma vez que o método utiliza uma função

de transferência baseada em um sistema linear. Uma vantagem adicional desse método é a possibilidade de identificação de atuações de equipamentos de proteção instalados ao longo do alimentador, o que reduziria o tempo de restabelecimento do fornecimento de energia elétrica.

O método de instalação de guardas mecânicos em vãos do alimentador pode trazer uma redução de faltas de alta impedância, mas tem limitações econômicas, uma vez que sua instalação deve compreender todos os vãos da área do alimentador que se pretende proteger.

3.8. CONCLUSÕES

Todos os métodos e equipamentos de detecção de faltas de alta impedância apresentados têm certo nível de eficiência e suas respectivas limitações, com graus diferenciados entre eles. Porém, nenhum deles se apresenta como uma solução definitiva para a detecção de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição. Dessa forma, pode-se concluir frente às características das redes de distribuição, do sistema de proteção convencional e das faltas com condutor rompido caído ao solo:

¾ o objeto principal das pesquisas de faltas de alta impedância é a segurança de vidas humanas;

¾ a principal causa de acidentes com faltas de alta impedância é o rompimento de condutores de circuitos primários de redes de distribuição;

¾ existe uma alta probabilidade de acidentes com condutores rompidos energizados em áreas urbanas com elevado adensamento populacional com relação a áreas rurais;

¾ existem vantagens e limitações dos principais métodos de detecção de falta de alta impedância apresentados;

¾ que uma solução eficiente deve abranger a detecção e localização de condutores rompidos, com confiabilidade e segurança, e atuação rápida do trecho sob falta. Portanto, é proposto nessa dissertação o estudo do monitoramento de desequilíbrio de tensão em RDA com instalação de sensores em pontos estratégicos da rede, com o objetivo de detecção, distinção e localização de condutores rompidos em áreas urbanas com alto adensamento populacional, devendo abranger:

9 o método de detecção de rompimento de condutore(s) primário(s);

9 o método e algoritmo para localização da falta de rompimento de condutore(s) primário(s).