Função: 21 ou PDIS Proteção de Distância + Fault Locator (Localizador de faltas). Ferramenta Utilizada: CE-6006, CE-6706, CE-6710, CE-7012 ou CE-7024

(1)

INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS

Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202

Tutorial de Teste

Tipo de Equipamento: Relé de Proteção

Marca: Siemens

Modelo: 7SA

Função: 21 ou PDIS

– Proteção de Distância + Fault Locator

(Localizador de faltas).

Ferramenta Utilizada: CE-6006, CE-6706, CE-6710, CE-7012

ou CE-7024

Objetivo: Realizar testes de falta em uma zona de atuação e em

seguida localizar a distância física até o local do problema.

Controle de Versão:

Versão Descrições Data Autor Revisor

(2)

Sumário

1. Conexão do relé ao CE-6006 ... 5

1.1 Fonte Auxiliar ... 5

1.2 Bobinas de Corrente e Tensão ... 5

1.3 Entrada Binária ... 6

2. Comunicação com o relé 7SA ... 6

3. Parametrização do relé 7SA ... 7

3.1 Device Configurations ... 7

3.2 Masking I/O ... 8

3.3 Power System Data 1 ... 9

3.3.1 Transformer ... 9

3.3.2 Power System ... 10

3.4 Setting Group A ... 10

3.4.1 Power System Data 2 ... 11

3.4.1.1 Power System ... 11

3.4.1.2 Line Status ... 12

3.4.2 Distance Protection General Settings ... 13

3.4.2.1 General ... 13

3.4.2.2 Ground Faults ... 14

3.4.2.3 Time Delays ... 14

3.4.3 21 Distance zones (quadrilateral) ... 15

3.4.3.1 Z1 ... 15

3.4.4 Fault Locator ... 16

4. Ajustes do software Sequenc ... 18

4.1 Abrindo o Sequenc ... 18

4.2 Configurando os Ajustes ... 19

4.3 Sistema ... 20

4.4 Ajustes Distância ... 21

4.5 Tela Distância > Ajuste Prot. Distância ... 21

4.6 Inserindo as Zonas de Fase ... 22

4.7 Inserindo as Zonas (Fase-Terra) ... 23

5. Direcionamento de Canais ... 24

6. Configurações de Hardware ... 24

(3)

8. Estrutura do teste para a função de distância ... 25

8.1 Criando sequência de eventos para faltas dentro de uma zona ... 26

8.2 Iniciando a geração ... 27

8.3 Verificação da distância da fonte até o ponto de falta. ... 28

APÊNDICE A ... 32

A.1 Designações de terminais ... 32

A.2 Dados Técnicos ... 33

(4)

Termo de Responsabilidade

As informações contidas nesse tutorial são constantemente verificadas. Entretanto, diferenças na descrição não podem ser completamente excluídas; desta forma, a CONPROVE se exime de qualquer responsabilidade, quanto a erros ou omissões contidos nas informações transmitidas. Sugestões para aperfeiçoamento desse material são bem vindas, bastando o usuário entrar em contato através do email suporte@conprove.com.br.

O tutorial contém conhecimentos obtidos dos recursos e dados técnicos no momento em que foi escrito. Portanto a CONPROVE reserva-se o direito de executar alterações nesse documento sem aviso prévio.

Este documento tem como objetivo ser apenas um guia, o manual do equipamento a ser testado deve ser sempre consultado.

ATENÇÃO!

O equipamento gera valores de correntes e tensões elevadas durante sua operação. O uso indevido do equipamento pode acarretar em danos materiais e físicos.

Somente pessoas com qualificação adequada devem manusear o instrumento. Observa-se que o usuário deve possuir treinamento satisfatório quanto aos procedimentos de manutenção, um bom conhecimento do equipamento a ser testado e ainda estar ciente das normas e regulamentos de segurança.

Copyright

Copyright © CONPROVE. Todos os direitos reservados. A divulgação, reprodução total ou parcial do seu conteúdo, não está autorizada, a não ser que sejam expressamente permitidos. As violações são passíveis de sansões por leis.

(5)

Sequencia para testes do relé 7SA no software Sequenc

1. Conexão do relé ao CE-6006

No apêndice A mostram-se as designações dos terminais do relé.

1.1 Fonte Auxiliar

Ligue o positivo (borne vermelho) da Fonte Aux. Vdc ao pino F1 (UH+) do relé e o negativo (borne preto) da Fonte Aux Vdc ao pino F2 (UH-) do relé.

Figura 1

1.2 Bobinas de Corrente e Tensão

Para estabelecer a conexão das bobinas de tensão, ligue os canais V1, V2 e V3 com os pinos R15, R17 e R18 do terminal do relé e os comuns ao pino R16. Para estabelecer a conexão das bobinas de corrente, ligue os canais I4, I5 e I6 com os pinos Q1, Q3 e Q5 do terminal do relé e faça um curto circuito entre os pinos Q2, Q4 e Q6, por fim conecte o pino Q6 ao Q8 e ligue os comuns dos canais de corrente ao pino Q7.

(6)

1.3 Entrada Binária

Ligue a Entrada Binária do CE-6006 à saída binária do relé, BI1 ao pino R1 e o seu comum a R4, dessa maneira monitora-se o sinal de trip enviado pelo relé da função 21.

Figura 3

2. Comunicação com o relé 7SA

Primeiramente abre-se o “DIGSI” e liga-se um cabo ethernet (ou serial) do notebook com o relé. Em seguida clica-se duas vezes no ícone do software.

Figura 4

Ao abrir o programa, seleciona-se a subestação que contenha o relé em questão (“7SA611”). Após selecionado o relé, clique com o botão direito e selecione a opção

“Open Object” e depois selecione o modo de conexão, conforme é apresentado nas

figuras seguintes.

(7)

Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202 Figura 6

3. Parametrização do relé 7SA

3.1 Device Configurations

Após ter sido estabelecida a conexão, acesse os ajustes gerais do relé através de um duplo clique com o botão esquerdo em “Settings” repita a operação para “Device

Configuration”.

Figura 7

Na tela “Functional Scope” desabilite todas as funções deixando apenas as funções

“21 Impedance Protection” e “Fault Locator” habilitadas. Isso evita que trips de

(8)

Figura 8

3.2 Masking I/O

O próximo passo é ajustar a saída do relé. Para acessar esses parâmetros efetue um duplo clique com o botão esquerdo em “Masking I/O (Configuration Matrix)” conforme ilustrado na próxima figura.

(9)

Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202 Designa-se a saída binária BO1 para o envio do trip da zona 1 (“21 TRIP – 3801”). De maneira a auxiliar o teste utiliza-se LED 1 para sinalizar o trip da função 21.

Figura 10

3.3 Power System Data 1

Efetua-se um duplo clique em “Power System Data 1” para acessar os ajustes do sistema.

Figura 11

Aqueles ajustes destacados em vermelho necessitam de uma atenção especial. Primeiramente mostram-se as relações de transformação tanto dos TC’s como dos TP’s, em seguida os dados gerais do sistema e por fim dados relativos a tempo de fechamento e tempo de comando do disjuntor.

3.3.1 Transformer

Na aba “Transformer” configuram-se valores primários e secundários tanto do TP quanto do TC e o ponto de fechamento de estrela do banco de TC’s.

(10)

Figura 12

3.3.2 Power System

Na aba “Power System” ajustam-se a frequência nominal, a sequência de fase, o formato do parâmetro do fator de compensação de terra e a unidade de medição de distância, nesse caso quilômetros.

Figura 13

3.4 Setting Group A

Nesta opção escolhem-se os dados da linha de transmissão protegida, ajuste da função de distância e ajustes da função “Fault Locator”.

(11)

3.4.1 Power System Data 2

Com um duplo clique na opção “Power System Data 2”.

Figura 15

3.4.1.1 Power System

Escolha o fundo de escala para medição de tensão e corrente, o ângulo da linha, o ângulo de inclinação da característica de distância, a reatância distribuída da linha, o comprimento físico da linha e os fatores de compensação de terra para zona 1 e para as demais.

(12)

Figura 16

3.4.1.2 Line Status

O próximo passo é escolher a mínima tensão e corrente para reconhecimento de abertura do disjuntor, o tempo de selo após todos os fechamentos, o tempo mínimo no qual a função SOTF ficará monitorando a linha para um possível fechamento sobre falta, a maneira como o relé reconhece um fechamento de linha, o tempo de selo após um fechamento manual, maneira como o relé detecta um polo aberto, limite de saturação do TC.

(13)

3.4.2 Distance Protection General Settings

Figura 18

3.4.2.1 General

Nessa aba habilita-se a função de distância, o valor mínimo de corrente para que a função 21 esteja habilitada, a inclinação da característica da zona de proteção, escolhe-se se a linha é compensada, trip instantâneo após reconhecimento de chaveamento sobre uma falta, parametriza-se a compensação de carga (nesse teste não iremos parametriza-la, então digite “oo” nas impedâncias mínimas de fase e de terra).

(14)

3.4.2.2 Ground Faults

Ajuste o valor mínimo de tensão e corrente de sequência zero para que o pickup ocorra e escolha o critério de reconhecimento de falta a terra.

Figura 20

3.4.2.3 Time Delays

Aqui se determina a temporização de cada zona, nesse teste serão utilizadas somente duas zonas, portanto nas outras temporizações utilize o ajuste “oo”.

(15)

3.4.3 21 Distance zones (quadrilateral)

Figura 22

3.4.3.1 Z1

Aqui se determina como será a característica da zona 1. Nesse tutorial será utilizada somente uma zona para teste.

(16)

3.4.4 Fault Locator

Figura 24

Aqui se habilita a maneira como a função “Fault Locator” irá ser inicializada e existe também a opção de escolher se a linha possui compensação de carga.

(17)

Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202 O próximo passo é enviar as alterações. Para isso clique no ícone destacado a seguir:

Figura 26

Em seguida insira a senha (Padrão da SIEMENS: 000000) e clique em “OK”.

(18)

4. Ajustes do software Sequenc

4.1 Abrindo o Sequenc

Clique no ícone do gerenciador de aplicativos “CTC”.

Figura 28

Efetue um clique no ícone do software “Sequenc”.

(19)

4.2 Configurando os Ajustes

Ao abrir o software a tela de “Ajustes” abrirá automaticamente (desde que a opção

“Abrir Ajustes ao Iniciar” encontrado no menu “Opções Software” esteja

selecionada). Caso contrário clique diretamente no ícone “Ajustes”.

Figura 31

Dentro da tela de “Ajustes” preencha a aba “Inform. Gerais” com dados do dispositivo testado, local da instalação e o responsável. Isso facilita a elaboração do relatório sendo que essa aba será a primeira a ser mostrada.

(20)

Figura 32

4.3 Sistema

Na tela a seguir dentro da sub aba “Nominais” são configurados os valores de frequência, sequencia de fase, tensões primárias e secundárias, correntes primárias e secundárias, relações de transformação de TPs e TCs. Existe ainda duas sub abas

“Impedância” e “Fonte” cujos dados não são relevantes para esse teste.

(21)

Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202 Existem outras abas onde o usuário pode inserir notas e observações, figuras explicativas, pode criar um “check list” dos procedimentos para realização de teste e ainda criar um esquema com toda a pinagem das ligações entre mala de teste e o equipamento de teste.

4.4 Ajustes Distância

Nota: O relé será parametrizado de maneira distinta para faltas fase-terra em relação

às fases bifásicas e trifásicas. Para que o software realize o teste adequadamente deve-se inserir 2 tipos de zonas, sendo a primeira para faltas bifásicas e trifásicas e a segunda para faltas fase-terra.

4.5 Tela Distância > Ajuste Prot. Distância

O primeiro passo é ajustar o fator de compensação de terra.

(22)

4.6 Inserindo as Zonas de Fase

A primeira zona a ser inserida será a zona-1 (FF+ABC). Clique no campo “Inserir”

destacado na cor verde da figura anterior. Na tela de ajustes, primeiramente escolhe-se a máscara do relé “Siemens 7SA - Quadr.”. Deve-escolhe-se ajustar o tempo de atuação, escolher o tipo de falta (loop), inserir as características da zona e a direcionalidade. Ajuste os valores das tolerâncias e por fim clique em “OK”.

(23)

4.7 Inserindo as Zonas (Fase-Terra)

A primeira zona FT a ser inserida será a zona Zn02. Clique no campo “Inserir” destacado na cor verde da figura anterior. Na tela de ajustes, primeiramente escolhe-se a máscara do relé “Siemens 7SA - Quadr.”.

(24)

5. Direcionamento de Canais

Clique no ícone destacado de verde para associar os canais criados com os nós de modo automático. Escolha para isso a opção “Básico”. Em seguida, configure o hardware, clicando no botão destacado de azul.

Figura 37

6. Configurações de Hardware

Nessa janela configura-se a fonte de alimentação, estipula a configuração dos canais de gerações e o método de parada das binárias de entrada.

(25)

7. Restauração do Layout

Devido à grande flexibilidade que o software apresenta permitindo que o usuário escolha quais janelas sejam apresentadas e em qual posição, utiliza-se o comando para restaurar as configurações padrões. Clique no botão “Layout” e em seguida em

“Recriar Gráficos” repita o processo clicando em “Layout” e em “Restaurar Layout”. No decorrer do teste são excluídas as janelas que não são relevantes.

Figura 39

A seguir é mostrada a estrutura padrão após os comandos anteriores.

Figura 40

8. Estrutura do teste para a função de distância

A ideia desse teste é verificar uma atuação da proteção de distância e em seguida identificar a distância física até o ponto de falta. Essa identificação será feita via painel no relé e via software “SIGRA” (analisador de oscilografias da SIEMENS).

(26)

8.1 Criando sequência de eventos para faltas dentro de uma zona

O teste consiste basicamente em aplicar uma situação de pré falta com valores de tensão e corrente iguais à nominal, e em seguida aplica-se uma falta com característica Z-I constante, nesse caso, será escolhida uma impedância puramente reativa.

Figura 41

Figura 42

Clique na opção “N01” destacado em vermelho da figura anterior e maximize o tamanho da janela para facilitar a visualização. Mude o nome “Seq. 001” para

“Pré-Falta 01”. Insira valores equilibrados de tensão e corrente de 66,4 V e 5 A uma

pré-falta sem atuações. Ajuste um tempo de 0,5 segundos. Altere o nome da sequência de

“Seq. 002” para “Falta”. No campo “Ajuste” altere de “Direto” para “Z-I Const.”.

Escolha sequência de fase “ABC” e uma falta “ABC” Ajuste a “Definição Zlinha” para “R e X”. Parametrize uma corrente de falta de 18 A com defasagem angular de 0° e frequência de 60 Hz. Escolha uma falta com característica reativa de 200 mΩ,

(27)

Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202 ou seja, no campo R deixe zero e no campo X ajuste 0,2Ω. Ajuste um tempo de 0,5 segundos conforme figura abaixo:

8.2 Iniciando a geração

Comece a geração através do atalho “Alt + G”. Após o término do teste pode-se visualizar que o tempo encontrado esta dentro da tolerância.

(28)

8.3 Verificação da distância da fonte até o ponto de falta.

O relé da SIEMENS utiliza somente a porção reativa da impedância para o calculo da distância até o ponto de falta. A verificação se dará de duas maneiras,

pelo display do relé e pelo software “SIGRA”, mas é importante possuirmos um valor teórico como base para as análises:

𝑍𝑓𝑎𝑙𝑡𝑎 = 𝑅𝑓𝑎𝑙𝑡𝑎 + 𝑗. 𝑋𝑓𝑎𝑙𝑡𝑎

Parametrizou-se R = 0Ω e X = 0,2Ω, portanto, a porção de impedância da linha submetida a falta ( Zfalta ) é:

𝑍𝑓𝑎𝑙𝑡𝑎 = 0,2 Ω

Sabendo-se que o parâmetro distribuído de reatância indutiva parametrizado no relé é de 0,01 Ω/km, a distância até o ponto de falta torna-se uma questão de regra de três:

𝐷_{[𝑘𝑚 ]}= 0,2Ω𝑥1𝑘𝑚

0,01_Ω = 20 𝑘𝑚

Verificação via display:

Figura 43

Verificação via “SIGRA”. No software “DIGSI” clique no ícone destacado de verde e em seguida um duplo clique no registro de oscilografia destacado de vermelho abaixo, o “SIGRA” será aberto:

(29)

Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202 Clique no botão “Network Configuration” destacado na figura abaixo:

Figura 45

Na aba “Signal Assignment” altere o campo “Voltage Secondary” para 66,4 V conforme figura abaixo:

(30)

Na aba “Fault Locator” parametrize os dados da linha, tais como: comprimento físico, reatância indutiva distribuída em valores secundários, ângulo da linha, valor da capacitância distribuída (pode-se atribuir “valor desconhecido” caso não possua esse dado), módulo e ângulo do fator terra conforme parametrizado no “DIGSI”.

(31)

Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202 Clique em “OK” e em seguida clique no ícone “Fault Locator” destacado abaixo:

Figura 48

Na figura abaixo está indicado a distância de 19,9 km:

(32)

APÊNDICE A

A.1 Designações de terminais

(33)

A.2 Dados Técnicos

Tabela 1 – Medição de Impedância

(34)

APÊNDICE B

Equivalência de parâmetros do software e o relé em teste.

Software Distanc Relé Siemens 7SA611

Parâmetro Figura Parâmetro Figura

Mod Z0/Z1 34 Zero seq. comp. K0 for Z1 16 Ang Z0/Z1 34 Zero seq. comp. Angle for Z1 16

Zn1_Fase Phase Distance Z1

Distance Angle 35 Angle of inclination, distance charact. 16 Foward/Reverse/Non-Directional 35 Operating mode Z1 23 R 35 R(Z1), Resistance for ph-ph faults 23

X 35 X(Z1), Reactance 23

Temp. Disp. 35 T1 multi-ph, delay for multiphase faults

23

Zone Reduction 35 Zone Reduction Angle 21

Zn1_Terra Ground Distance Z1

Distance Angle 36 Angle of inclination, distance charact. 16 Foward/Reverse/Non-Directional 36 Operating mode Z1 23 RE 36 RG(Z1), Resistance for ph-gnd faults 23

X 36 X(Z1), Reactance 23

Temp. Disp. 36 T1 1-ph, delay for multiphase faults 23 Zone Reduction 36 Zone Reduction Angle 23