PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS

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Prof. Aimê Abílio

PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS

INTRODUÇÃO E CONCEITOS

Técnico em Eletrotécnica

Proteção de sistemas elétricos

• O que é a proteção de sistemas elétricos de potência?

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• O que é a proteção de sistemas elétricos de potência?

• Instalações e equipamento de proteção e controle, sinalização e alarme que visam resguardar o sistema de condições indesejáveis e minimizar os possíveis danos.

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• De que o sistema deve estar protegido?

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• De condições indesejáveis e intoleráveis, para o projeto, equipamentos e instalações.

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• Quais os equipamentos e elementos de proteção?

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• Como ele deve ser protegido?

• Quais as principais características de um sistema de proteção?

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• Confiabilidade

• Velocidade

• Coordenação e seletividade

• Sensibilidade

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• “É mais confiável operar uma máquina que é periodicamente inspecionada ou aquela que tem funções e especificações já conhecidas?”

• Velocidade

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• Velocidade

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• Velocidade

• “Em uma corrida, quem é mais veloz? O corredor que chega primeiro ou o que começa a correr à frente de todos?”

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• Velocidade

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• Velocidade

• “No almoxarifado é necessário descer uma caixa que se encontra no topo de uma estante, acima de outras caixas. É coordenado e seletivo o trabalhador que traz ao solo essa pilha de caixas ou o trabalhador que traz apenas a caixa necessária?”

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• Velocidade

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• Velocidade

“Ainda em uma corrida, o operador mais sensível é o que termina o serviço primeiro ou o que começa o serviço primeiro?”

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• É a Probabilidade do sistema de proteção funcionar com segurança e corretamente, independente de qualquer situação. É o grau de certeza da atuação correta de um dispositivo para a qual ele foi

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• Velocidade

• É o tempo necessário para interromper o sistema onde tenha ocorrido alguma falta. Um sistema de proteção deve possibilitar o desligamento do trecho ou equipamento defeituoso no menor tempo possível, ou seja, remover a parte atingida pela falta do restante do sistema de potência tão rapidamente quanto possível para limitar os danos causados pela corrente de curto- circuito. A velocidade de atuação é qualidade essencial, pois quanto mais rápida a atuação, menores serão os danos ao sistema.

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• É a propriedade em que a coordenação das características de operação de dois ou mais dispositivos de proteção contra sobrecorrentes, de modo que, no caso de ocorrerem sobrecorrentes entre limites especificados, somente opere o dispositivos previsto para operar dentro desses limites. Portanto, é a propriedade

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• Indica a capacidade em perceber variações dentro de sua zona de atuação. Um sistema de proteção deve responder as anormalidades com menor margem possível de tolerância entre operação e não operação dos seus equipamentos. Quanto maior a sensibilidade, menor a amplitude das variações que o dispositivo é capaz de perceber.

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INTRODUÇÃO E CONCEITOS

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ZONAS DE PROTEÇÃO

• Um sistema elétrico de potência comumente opera no seu estado normal-seguro. Algumas contingências simples podem levar o sistema a operar numa região insegura, entretanto, controles preventivos adequados trazem novamente a região segura com certa tranquilidade. São relativamente raras as

Introdução

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pode afetar uma grande parte do sistema interligado, necessitando de controles de emergência e de recuperação pelas ações integradas dos Centros de Controle das empresas afetadas, para recompor o sistema.

Introdução

O gerenciamento de um sistema elétrico de potência deve cobrir eventos com intervalo de tempo extremamente diversificado, desde vários anos para planejamentos, ate microssegundos para transitórios ultra-rápidos. Os eventos mais rápidos são monitorados e controlados localmente (por exemplo,

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As estratégias de expansão e operação de um sistema elétrico são organizadas hierarquicamente conforme ilustrado a seguir:

Planejamento de recursos e Equipamentos:

• Planejamento da geração de energia: 20 anos

• planejamento da transmissão e distribuição : 5 a 15 anos

Planejamento de Operação:

• programação da geração e manutenção : 2 a 5 anos

Introdução

Operação em Tempo Real:

• planejamento da geração : 8 horas a 1 semana

• despacho : continuamente

• proteção automática : fração de segundos

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imperturbável, constante e capacidade inesgotável.

Entretanto, o sistema de potência esta sujeito a constantes distúrbios criadas pelas variações aleatórias das cargas, pelas faltas oriundas de causas naturais, e em alguns casos como resultados de falhas de equipamentos ou humanas

Zonas de proteção

• Apesar destas constantes perturbações o sistema elétrico se mantém num estado quase permanente graças a dois fatores básicos: o tamanho das cargas ou geradores individuais são muito pequenos em relação ao tamanho do sistema e a ação rápida e correta dos equipamentos de proteção quando da

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• A atuação de um sistema de proteção deve ser automática, rápida e restringir ao mínimo a região afetada. Relé de proteção por exemplo, não previnem defeitos, mas sim, minimiza os danos (materiais e humanos. As suas funções, portanto, são: limitar os danos, minimizar o perigo as pessoas, reduzir o stress em outros equipamentos e, acima de tudo, manter a integridade e estabilidade do restante do sistema elétrico, facilitando o restabelecimento.

Zonas de proteção

Princípios básicos de uma zona de proteção

• Todos os componentes do sistema de potência devem ser cobertos por pelo menos uma zona. Uma boa prática é assegurar que os componentes mais importantes estão incluídos em pelo menos duas zonas.

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Zonas de proteção

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• Redundância do sistema de proteção

• Um sistema de proteção pode não atuar quando solicitado, caracterizado o que comumente se denomina de recusa de atuação. A recusa pode se originar de varias causas, tais como: erro de projeto, erro de montagem, defeito do disjuntor, defeito no relé. O índice de recusa de atuação do sistema de proteção dos componentes de um sistema de potencia é muito baixo, cerca de 1%, mesmo assim, é necessário uma redundância na proteção.

Zonas de proteção

• Redundância do sistema de proteção

• Esta proteção é denominada de retaguarda ou secundaria. O sistema de proteção principal, para uma determinada zona de proteção é chamada de sistema de proteção primaria e deve atuar instantaneamente e isolar o menor trecho possível do sistema elétrico. Esta duplicação tem como

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EAT os transformadores de instrumento e disjuntores são muito caros. Em EAT e comum disjuntores com bobinas de desligamento duplicadas. Um sistema de proteção redundante menos oneroso, porem menos seletivo é a proteção de retaguarda, cuja atuação é, geralmente mais lenta, do que a proteção primaria o que pode causar a remoção de mais elementos do sistema de potência para sanar uma falta. A proteção de retaguarda pode ser local ou remota.

Zonas de proteção

• Na proteção de retaguarda local os relés estão instalados na mesma subestação da proteção primaria e os transformadores de instrumento e a bateria que os alimentam são os mesmos e atuam sobre o mesmo disjuntor, o que na eventualidade de falha em um destes equipamentos afeta ambos os esquemas.

• Na proteção de retaguarda remota os relés, os transformadores de instrumentos, a bateria que os

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Zonas de proteção

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ZONAS DE PROTEÇÃO