54
55 como esquema Fuse Saving e pode reduzir os custos na substituição de fusíveis e minimizar o tempo estendido de desligamento que afeta os consumidores. Em outras palavras, o Fuse Saving é um esquema de proteção onde um disjuntor ou um religador é usado para operar antes que um fusível localizado em um ramal lateral opere (queime).
Falta
Fusível Lateral Disjuntor ou Religador
Figura 2-17 - Trecho de um Sistema de Distribuição (MULTILIN, 2004).
Um fusível não tem a capacidade de religamento como um disjuntor com relés de religamento ou como um religador. O esquema Fuse Saving, geralmente, é implementado ou com um relé instantâneo que aciona um disjuntor, ou com a curva rápida de um religador. O disparo instantâneo é desabilitado depois da primeira atuação, em seguida o disjuntor ou religador religa, mas se a falta ainda persistir, o fusível se queima, embora todo o sistema de distribuição esteja coordenado. Devido à maioria das faltas serem de origem temporária, o Fuse Saving evita que os fusíveis, em ramais laterais, queimem deixando muitos consumidores sem energia. Como exemplo, verifica-se a Figura 2.18 na qual é mostrado um circuito de distribuição tendo como dispositivo de religamento disjuntores comandados por relés de sobrecorrente.
Falta I = 12000 A1
I = 9000 A2 Disjuntor
F1, F2 e F3 – Fusíveis Laterais
F2
F3
F1
Figura 2-18- Esquema Fuse Saving (MULTILIN, 2004).
56 O gráfico da Figura 2.19 mostra que o fusível se fundirá antes que o disjuntor (que está com um ajuste baixo) opere para a corrente I2 no Fusível 1, comprometendo assim a aplicação do esquema. Neste caso o esquema não pode ser aplicado, tornando impraticável a habilitação desse ajuste no relé (MULTILIN, 2004).
Entretanto, com um fusível de características diferentes ao anterior, a aplicação do esquema Fuse Saving torna-se possível, como mostram as curvas da Figura 2.20. Nesta figura, para a mesma corrente (I2) o disjuntor irá operar antes que o fusível queime, tornando assim possível a aplicação do esquema entre os dispositivos.
Em muitas situações o esquema Fuse Saving pode não ser aplicável ou desejável e mesmo assim a proteção do alimentador principal manterá a coordenação com todos os dispositivos a jusante (MULTILIN, 2004).
Curva de tempo total de interrupção do Fusível 1
10000 1000
100 100000
Baixo ajuste instantâneo
Alto ajuste instantâneo
I (A) T (s)
0,1 1000
10 100
1
I1 I2
Curva temporizada do relé do Disjuntor
Fusível se fundirá antes que o relé atue
Figura 2-19 - Curvas do fusível e do relé do disjuntor em que não há possibilidade do esquema Fuse Saving (MULTILIN, 2004).
A principal desvantagem do Fuse Saving é que todos os consumidores do circuito sofrem uma interrupção momentânea para as faltas em ramais laterais, mesmo aqueles que não fazem parte do ramal sob falta (SHORT, 2004).
57
10000 1000
100 100000
Baixo ajuste instantâneo
Alto ajuste instantâneo
I (A) T (s)
0,1 1000
10 100
1
Tempo de Fusão do Fusível em
Tempo de operação do ajuste baixo em I1
I2
I2 I2
Curva de tempo total de interrupção do Fusível 1 Curva temporizada do relé do Disjuntor
Figura 2-20- Curvas do Fusível e do relé do disjuntor em que há a possibilidade do esquema Fuse Saving (MULTILIN, 2004).
2.8.1.2 Fuse Blowing
Neste esquema os religadores são ajustados de forma atuar como retaguarda dos fusíveis que protegem os ramais. Isto é, ao ocorrer uma falta em um ramal, o fusível deverá fundir primeiro, eliminando assim o defeito. A vantagem deste esquema é o fato dos consumidores nos demais trechos da rede não serem desligados, mesmo que temporariamente, o que é um ponto importante para clientes industriais que possuem cargas sensíveis. Por outro lado, os consumidores do ramal interrompido permanecerão desligados por muito tempo, até que a concessionária substitua os elementos fusíveis.
Segundo (SHORT, 2014), as concessionárias estão abandonando a filosofia fuse-saving cada vez mais em favor da fuse-blowing para melhorar a qualidade do fornecimento.
Relés Adaptativos
A proteção adaptativa é uma filosofia que permite uma busca automática para ajustar várias funções de proteção de forma a manter o melhor desempenho do sistema elétrico. Isto significa que a característica de operação de um relé digital muda de acordo com as alterações nas condições de operação do sistema, mantendo-se assim a eficiência da proteção (COURY e GHERALDE, 1997).
58 Para que a filosofia de proteção adaptativa seja inteiramente eficaz, ela deve ser usada com relés numéricos. Esses relés, que estão se tornando cada vez mais comuns em sistemas de potência, possuem duas características importantes que são vitais ao conceito de proteção adaptativa: (1) suas funções são determinadas por meio de softwares e (2) eles possuem uma potencialidade de comunicação que pode ser usada para alterar o software em uso, em resposta a um outro software de um supervisório com um nível mais elevado ou sob comandos de um centro de controle remoto. Naturalmente, é necessário reconhecer que qualquer relé ou sistema de comunicação pode falhar em algum instante. Neste caso, os ajustes padronizados devem ser rapidamente restabelecidos (PHADKE, 1990).
É interessante entender as razões do uso da proteção adaptativa nos atuais sistemas de potência.
Hoje, sabe-se que as empresas de geração de energia estão submetendo-se a mudanças que afetam seriamente sua capacidade de expansão. A preocupação ambiental e os interesses econômicos estão criando dificuldades para a construção de novas linhas de transmissão ou novas unidades de geração. O efeito disso é a diminuição significativa dos limites de carregamento e estabilidade de sistemas, forçando a operação do sistema de energia nos modos e níveis para os quais o mesmo não havia sido planejado.
Consequentemente, os critérios para a proteção tradicional e o desempenho do controle estão sendo mudados. Os limites de operação, aplicações da proteção e os esquemas de disparo, religamento e ajustes que por um longo tempo foram triviais, agora aos poucos estão deixando de ser aceitos. As circunstâncias incomuns podem modificar todo o conservadorismo da proteção e deixar o sistema da transmissão vulnerável aos desligamentos prolongados ou em cascata (PHADKE, 1990).
O uso da proteção adaptativa é colocado em dúvida quando se trata de confiabilidade. Baseado em anos de conservadorismo, há uma relutância compreensível por parte de alguns engenheiros de proteção em aceitar a redução de suas ações no mecanismo fundamental de proteção de sistema.
Tradicionalmente, a responsabilidade das aplicações e ajustes era confiada a um pequeno grupo de especialistas nessa área.
Com isso, vem o primeiro questionamento: se ao relé for permitido o ato de mudar suas características automaticamente, quem será o responsável em garantir que esses novos ajustes são adequados? Se vários relés mudarem suas características, eles ainda poderão coordenar com outros dispositivos ou entre si mesmos? Tais sistemas irão disparar quando for necessário e irão se conter quando for preciso? Em outras palavras, os relés adaptativos são confiáveis?
É importante nesse momento lembrar que confiabilidade denota a certeza da operação correta e segura sob todas as circunstâncias, isto é, ela mede o grau de certeza com que o equipamento satisfaz a função prevista, ou seja, é a habilidade do sistema de proteção atuar corretamente quando necessário (dependability) e não atuar indevidamente (segurança). Note que ao aumentar a dependability, diminui- se a segurança e vice-versa. Muitas vezes, o disparo desnecessário é menos desagradável que uma falta sustentada.
Mesmo a maioria daqueles que apoia o uso da proteção adaptativa sabe da importância e cuidado que se deve ter em relação à confiabilidade e responsabilidade nesse tipo de proteção. A proposta de
59 uma proteção adaptativa sempre leva em conta a possibilidade de falha de um hardware computacional, de um software ou de uma ligação de comunicação. Com um estudo de projeto adequado, um esquema de proteção adaptativa pode ser tão seguro quanto qualquer esquema convencional de proteção e fornecendo ainda uma melhor interação entre o estado atual do sistema de potência e seu sistema de proteção (PHADKE, 1990).
2.9 COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE PARA SISTEMAS RADIAIS DE