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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

1. 42 7 8 Rel diferencial de transformador 87T sees 44 7 4 Rel de sobrecorrente para prote o de transformadores sss 45 7 5 Rel de prote o de barra tentent tentent tentent ten tenens 47 7 6 Rel de prote o de alimentadores 49 80 ANEXOS ine rite tet tnb tinte rne o eene pe ben t det rn n tt nd 52 8 1 ANEXO E 52 8 2 54 8 2 1 Desenho t cnico DT 058 folha 1 3 aeee eremita 54 8 2 2 Desenho t cnico DT 058 folha 2 8 2222 1 0 0201 204 2 00 4100 00000000000800060004 55 8 2 3 Desenho t cnico DT 058 folha 1 8 eene nnne 56 103 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 n 1 0 OBJETIVO Esta especifica o estabelece as condi es e requisitos m nimos que dever o ser cumpridos pelo Proponente e Fornecedor para o projeto fabrica o ensaios embarque comissionamento treinamento e fornecimento de rel s de prote o e acess rios a serem instalados em subesta es da COPEL Para fins de interpreta o desta especifica o proposta desenhos e correspond ncias dever o ser usadas as defini es adotadas pelas normas e padr es mencionadas no item 2 2 No que se refere as res
2. 1i E TR2 LINHA 2 cdit ue ca DIAGRAMA 2 ARRANJO BP BT COM TCs EXTERNOS 152 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE SUBESTA ES DESE Data 14 12 09 Lo n 00000 20302 0110 11 53 56 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA T CNICA TR1 LINHA 1 ne pp LINHA 2 BRA DIAGRAMA 3 ARRANJO BP BT COM TCs DE FORMA MISTA Bi B2 TR1 LINHA h Domi TR2 LINHA 2 er HO DIAGRAMA 4 ARRANJO BARRA DUPLA A QUATRO CHAVES 153 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA 00 T CNICA 14 12 09 _ 00000 20302 0110 11 54 56 8 2 2 8 2 1 Desenho t cnico DT 058 folha 1 3 Curvas de disparo por defeito fase fase tempo muito inverso T s 100 10 1 00 0 10 D 1 10 100 1000 154 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 Tz ESPECIFICA O T CNICA iei zs COPEL 8 2 2 Desenho t cnico DT 058 folha 2 3 Curvas de disparo por defeito fase terra tempo definido T s 100 0 01 0 1 10 100 1000 155 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE nevis o SUBESTACOES DESE R10 34 COPEL ESPECIFICA O T CNICA Data 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 56 56 8 2 3 Desenho t cnico DT 058 folha 1 3 Curvas de disparo por defeito fase terra tempo inverso
3. 100 10 1 00 0 10 0 01 0 1 10 100 1000
4. 2 2 NORMAS E PADR ES APLIC VEIS Salvo se estabelecido de outra forma nesta especifica o os rel s inclu dos no escopo do fornecimento deste contrato dever o ser fabricados montados e ensaiados de acordo com os requisitos aplic veis das normas abaixo discriminadas em sua mais recente publica o a ABNT EB 582 72 Graus de Prote o para Inv lucros de Equipamento de Manobra e Controle de Baixa Tens o b ANSI C37 90 Relays and Relay Systems Associated with Electrical Power Apparatus C ANSI C37 90 a Guide for Surge Withstand Capability SWC Tests d IEC 60255 SERIES Electrical Relays e IEC 60255 5 Electrical Relays Part 5 Insulation coordination for measuring relays and protection equipment Requirements and tests 60255 22 Electrical Relays Part 22 Electrical disturbance tests for measuring relays and protection equipament Section 1 1MHz burst immunity tests Section 2 Electrostatic discharge tests Section 3 Radiated electromagnetic field disturbance tests Section 4 Electrical fast transient burst immunity tests g ANSI EEE C37 1 Definition Specification Analysis of System Used for Supervisory Control Data Aquisition and Automatic Control h ANSI IEEE C37 90 1 Surge Withstand Capability SWC Tests for Protective Relays and Relay Systems C37 90 2 Withstand Capability of Relay Systems to Radiated Electromagnetic Interference j ANSI 37 21 Control Swit
5. en 69 Tabela 6 Adaptado do descritivo t cnico SEL 451 eenen 76 Tabela 7 Adaptado do descritivo t cnico SEL 487B 82 ANSI ASCII AST CC COPEL COR COS DCB DCUB DNP DTT EIA Gbps GPS GOOSE GSE GSSE IEC IEEE IED IHM IRIG B kbps LAN LMD LTs Mbps MMS ONS PMU LISTA DE ABREVIATURAS SIGLAS E UNIDADES American National Standards Institute American Standard Code for Information Interchange Arc Sense Technology Corrente Cont nua Companhia Paranaense de Energia Centro de Operac o Regional Centro de Opera o do Sistema Directional Comparison Blocking Scheme Directional Comparison Unblocking Scheme Distributed Network Protocol Direct Transfer Trip Eletronics Industries Alliance Especifica o T cnica Gigabites por segundo Global Positioning System Generic Object Oriented Substation Event Generic Substation Status Event Generic Substation Status Event International Electrotechnical Commission Institute of Electrical and Electronics Engineers Intelligent Electronic Devices Interface Homem M quina Internet Protocol Inter range Instrumentation Group Time Codes B kilobites por segundo Local Area Network Linguagem de Manipula o de Dados Linhas de Transmiss o Megabites por segundo Manufacturing Message Specification Operador Nacional do Sistema Phasor Measurement Unit RJ RMS RTD SCADA SE SEL SEP SER SIN SIR SPDA TC TCC TCP IP TP UCA
6. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 9 56 Massa total do volume massa bruta kg d Lista de conte do As pe as sobressalentes e ferramentas dever o ser embaladas em volumes separados indicando claramente pe as sobressalentes e ou ferramentas Podem ser usadas marca es adicionais necess rias para a facilidade de transporte de rel importado as quais dever o ser indicadas nas instru es para embarque 2 9 FERRAMENTAS E MATERIAIS ESPECIAIS Caso sejam necess rias ferramentas especiais para a montagem o manuseio os testes a calibra o a manuten o e para os reparos dever ser fornecido um jogo completo para cada rel a ser fornecido e tais ferramentas dever o ser relacionadas na proposta e seus pre os dever o ser inclu dos no pre o total do fornecimento Da mesma forma caso os rel s necessitem de conectores pr prios e especiais para sua devida instala o esses dever o ser fornecidos em quantidade apropriada considerando tamb m interven es futuras nos mesmos 2 10 TREINAMENTO O Fornecedor dever enviar previamente a COPEL para an lise e aprova o a ementa dos t picos a serem abordados durante a realiza o do treinamento considerando o conte do desse item da especifica o al m de incluir as informa es a respeito de data local
7. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA T CNICA 14 12 09 Lo 00000 20302 0110 11 16 56 4 0 REQUISITOS ESPEC FICOS DOS REL S Em caso de diverg ncia entre informag es descritas nos itens 3 0 e 4 0 prevalecer o aquelas do ltimo item 4 1 REL DE DIST NCIA 21 PARA APLICA O EM LINHAS DE 69KV E 138KV O esquema de prote o de um circuito de linha de transmiss o t pico de tens o em 69 kV ou 138 kV composto por dois rel s de prote o distintos por m id nticos denominados de prote o principal e prote o alternada Os rel s de dist ncia 21 para aplica o nos circuitos de prote o de linhas de transmiss o com tens o de 69 kV e 138 kV do sistema COPEL tanto os utilizados no esquema de prote o principal quanto os aplicados para o esquema de prote o alternada dever o possuir no m nimo os elementos de prote o e caracter sticas constantes na rela o a seguir a O sistema de prote o fornecido dever ser seletivo e adequado para a elimina o de todo e qualquer tipo de falta ao longo da linha de transmiss o b N o ser o admitidos rel s que utilizem elementos de dist ncia com compensa o de sequ ncia zero para a sele o de fases Trip tripolar d Elementos de dist ncia o rel dever ser adequado para proteger linhas de transmiss o em sistemas de 69 kV ou 138 kV com neutro sol
8. Data 34 COPEL ESPECIFCA OT CNCA 00 T CNICA 14 12 09 EE NA 00000 20302 0110 11 14 56 v Os rel s dever o estar aptos a efetuar a comunica o de todas as portas de comunica o de forma independente e simult nea exceto para as portas ethernet operando em hot standby w Os rel s dever o gerar registros oscilogr ficos de faltas que contenham no m nimo a data e hor rio de cada ocorr ncia assim como correntes tens es frequ ncia estado das entradas sa das e vari veis de estado do rel durante um per odo parametriz vel de pr e p s falta x Os rel s dever o tamb m armazenar em mem ria n o vol til por meio de registros de eventos sequenciais no m nimo os ltimos 500 eventos estampados com o hor rio da ocorr ncia y O rel gio interno usado para a estampagem de tempo da ocorr ncia dos eventos sequenciais e das faltas deve ter uma resolu o igual ou melhor que 1 milisegundo isto o formato do tempo estampado deve ser hh mm ss sss Al m disso a exatid o accuracy do tempo estampado deve ser melhor que 5 milisegundos o que nessa especifica o t cnica significa que a diferen a entre o tempo estampado e o tempo absoluto da ocorr ncia do evento n o deve ser superior a 5 milisegundos z Os rel s de prote o dever o poder ser sincronizados por GPS A sincroniza o de tempo dever ser com sinal IRIG B n o modulado contudo os rel s dever o tamb m admitir sincr
9. Falha de abertura Necess rio E Falha de fechamento Necess rio Entradas configur veis 26 Sa das configur veis Condug o cont nua Fechamento e condu o em 0 5 s Interrup o com carga L R240ms Quantidade Portas seriais frontais RS 232 Portas seriais traseiras RS 232 Portas ethernet 100BASE FX traseiras 38 Conversores e conectores inclu dos para atendimento a Informar requisitos de comunicac o 150 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data t COPEL 02 ESPECIFCA OT ONICA dui Lo 00000 20302 0110 11 51 56 Sincroniza o com demodula o IRIG B Necess rio Registrador de eventos seg enciais n mero de eventos armazenados em mem ria n o vol til 2 Sincroniza o com sinal IRIG B n o modulado Necess rio Es Conversores e conectores inclu dos para atendimento Informar aos requisitos das portas de comunica o 40 Oscilografia tempo total de armazenamento de gt arquivos oscilogr ficos em mem ria n o vol til 151 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA T CNICA 14 12 09 Lo H 00000 20302 0110 11 52 56 8 0 ANEXOS 8 1 ANEXO 1 TR1 LINHA 1 a PPS LINHA 2 DIAGRAMA 1 ARRANJO TCs INTERNOS TR1 LINHA 1 T
10. a hidrel trica chegando a corresponder 70 de toda a capacidade instalada no pa s hoje cerca de 123 1 mil megawatts MW PORTAL BRASIL 2013 O SIN formado pelas cinco regi es do Brasil e segundo dados do Operador Nacional do Sistema ONS 96 6 da capacidade instaladas proveniente do SIN ONS 2013 O Brasil possui um vasto territ rio de tamanho continental e suas distintas caracter sticas regionais as usinas hidrel tricas s o constru das em locais onde existem os melhores aproveitamentos de aflu ncia e desn veis dos rios que via de regra sempre em locais longe dos centros consumidores isso exige que a energia el trica produzida seja transportada at grandes centros de carga Para obter o melhor atendimento ao mercado s o necess rias grandes extens es de LTs e instala es para repartir e distribuir a energia aos centros de consumo Segundo Stevenson 1986 p 1 o sistema de pot ncia uma das ferramentas para converter e transportar energia e ainda este autor 1986 p 2 comenta que o sistema de pot ncia consiste em tr s componentes principais as esta es geradoras as linhas de transmiss o e os sistemas de distribui o O fluxo de energia escoado no sistema SEP direcionado atrav s de SEs 2 1 1 Subesta es El tricas As SEs s o caracterizadas em serem formadas por equipamentos destinados a transformar e regular as tens es geradas ou transportadas permitir a opera o segura d
11. definida como a probabilidade de funcionamento correto da prote o quando houver a necessidade de sua atua o A confiabilidade apresenta dois aspectos primeiro o sistema deve operar na presen a de uma falta que est dentro de sua zona de prote o e segundo ele deve deixar de operar desnecessariamente para uma falta fora de sua zona de prote o ou na aus ncia de uma falta e seguran a na prote o um termo usado para mencionar a habilidade de um sistema ou equipamento de deixar de operar desnecessariamente Por m assim como confiabilidade da prote o o termo muitas vezes usado para indicar que um sistema est operando corretamente 39 sensibilidade na prote o a capacidade do sistema tem de identificar uma condic o anormal em que exceda o n vel normal ou detectar o limiar em que a protec o deve atuar seletividade na prote o refere se em todo esquema de dispositivos de prote o apenas aqueles dispositivos de prote o mais pr ximos da falha s o atuados para remover o elemento defeituoso A seletividade tem a caracter stica de restringir a interrup o somente dos componentes do sistema que est o em falta e zona de prote o s o as regi es de sensibilidade Na Figura 12 mostra se um exemplo de sistema de pot ncia com zonas de prote o inclusas por linhas tracejadas e coordena o dos dispositivos de prote o determinar os ajustes para conseguir a sensibilidade de coorde
12. o Dispon vel em http www orteng com br sites default files projetos anexos se santo angelo pdf Acesso em 04 de agosto de 2013 91 PEREIRA Allan Cascaes et al Sistema de prote o e automa o de subesta o de distribui o Dispon vel em lt http www labplan ufsc br congressos XIII9e620Eriac B5 B5 22 pdf Acesso 04 de agosto de 2013 PHADKE Arun G THORP James S Computer Relaying for Power Systems Somerset Research Studies Press Limited 2009 PORTAL BRASIL Gera o Dispon vel em http www brasil gov br sobre economia energia setor eletrico geracao Acesso em 11 jul 2013 PRAZERES Romildo Alves Apostila de subesta es Dispon vel em http pessoal utfpr edu br romildop arquivos Subestacao Eletrica apostila PDF Acesso em 22 jul 2018 ROSSI R Prote o de Sistemas El tricos Industriais Itajuba Fupai 2012 RUFATO JUNIOR Eloi Viabilidade t cnica e econ mica da moderniza o do sistema de prote o da distribui o Disserta o Mestrado Escola Polit cnica da Universidade de S o Paulo S o Paulo 2006 SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES SEL Automa o das subesta es Cap tulo Hist rico e terminologia Dispon vel http www osetoreletrico com br web documentos fasciculos capi13 fasc automaca subest ed48 pdf gt Acesso em 26 jul 2013 Automa o das subesta es Cap tulo VII Redes de comunica o em subesta es
13. o RMS que inclui harm nicas para corrente tens o pot ncia ativa pot ncia aparente e fator de pot ncia demanda de corrente de fase de neutro e de sequ ncia negativa demanda de pot ncia ativa e reativa por fase e trif sica quatro quadrantes energia ativa e reativa por fase e trif sica quatro quadrantes registro de valores m ximos e m nimos de grandezas anal gicas medi o sincronizada de fasores que possibilita a medi o de grandezas fasoriais entre SEs com precis o de 0 25 na medi o dos ngulos substitui PMU s Fun es de Monitoramento oscilografia com frequ ncia de amostragem de 8 kHz at 6s 4 kHz at 9s 2 kHz at 12s ou 1 kHz at 15s Tamanho selecion vel entre 0 25s 0 55 1 05 2 05 3 05 4 05 ou 5 05 dependente da frequ ncia de amostragem Dispon veis nos formatos ASCII ou bin rio COMTRADE conex o da entrada IRIG B ao receptor de GPS garante que todos os rel s estar o amostrando de forma sincronizada o que permite uma an lise sist mica de ocorr ncias sequ ncia de eventos com capacidade de armazenar os ltimos 1000 eventos localizador de faltas indica o em quil metro ou 96 monitoramento do sistema de alimenta o auxiliar CC para 2 bancos de baterias fornecendo alarme para sub ou sobretens o falha a terra Ripple monitoramento de desgaste dos contatos do disjuntor por p lo contador de opera es monitoramento das bobinas do disjuntor
14. 80 Prote o para fluxo de leo do comutador de deriva o do regulador de tens o 81 Protec o contra subfrequ ncia e sobrefrequ ncia dispensada quando instalada na gera o 87T Protec o diferencial de sobrecorrente 90 Regula o de tens o 100 ANEXO A ESPECIFICA O T CNICA COPEL REL S DE PROTE O DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE Data 34 COPEL SEDRCAGAOT ONCA 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 E a 1 56 REL S DE PROTE O Elaborado por Verificado por Aprovado por DEN SOT DESE VPEL Julio Cezar do Nascimento Mario Jose de Mello Soares CREA 11166 D PR CREA 13083 D PR 101 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE COPEL SUBESTA ES DESE ESPECIFICA OT CNCA T CNICA Dua 2 56 NDICE 1 0 OBJETIVO S o het rtt ee te Deed erbracht 4 2 0 CONDICOES GERAIS aaa sad estie 5 2 1 Generalidades 5 tie ie etd dia te dete tert eiie de ire e di ite tibt 5 2 2 Normas e padr es aplic veis nennen neni 5 2 3 Comprova o de conformidade rr a treten tentent c 6 24 Comprova o de fornecimentos anteriores rrenan 6 2 5 Unidades de medida e Idioma 2 otto meth tae ditat ure 6 2 6 CECI 7 2 7 Documenta o t cnica manuais de instru
15. AcSELerator software de alarme de osclografia com a possibilidade de abrir m ltiplas oscilografias sincronizada no tempo na mesma tela contatos Standard capacidade de conduc o cont nua 6A capacidade de estabelecimento de condu o 30A capacidade de interrup o 0 3A 125Vcc L R 40ms contatos de alta capacidade de interrup o 10A 125Vcc L R 40ms contatos de alta capacidade de interrup o e alta velocidade 10A 125Vcc L R 40ms tempo de opera o 10 microsegundos tens o auxiliar 24 48 Vcc 48 125 Vcc ou 120 Vca 125 250 Vcc ou 120 230 Vca possibilidade de expans o do n mero de n Out com a instala o no campo de novas placas n Out permitindo amplia es futuras desde que o rel tenha sido adquirido com slots extras para instala o de placas extras temperatura de opera o 40 a 85 C Para uma melhor compreens o do equipamento apresentado segue no Tabela 4 um modelo do rel SEL 421 conforme apresentado pelo fornecedor Tabela 4 Adaptado do descritivo t cnico SEL 421 Modelo Key Code 04214615XC2X4H62424XX Produto SEL 421 4 5 Configura o de Produto Categoria Sele o Firmware Standard Substitui SEL 421 1 2 Alimenta o 125 250 Vcc ou 120 240 Vca Tipo de conector Terminal Block do tipo Parafuso Entrada secundaria do TC 300V Fase M ximo neutro estrela 5A Fase Protocolo de comunica o Ethernet FTP Telnet Synchro
16. UDP IP WAN Registered Jack Root Mean Square Regional Transportation District Supervisory Control And Data Acquisition Subesta o El trica Schweitzer Engineering Laboratories Sistema El trico de Pot ncia Sequence Event Record Sistema Interligado Nacional Source Impedance Relation Sistema de Protec o a Descargas Atmosf ricas Transformador de Corrente Trabalho de Conclus o de Curso Transmission Control Protocol Internel Protocol Transformador de Potencial Utility Communications Architecture User Datagram Protocol Internel Protocol Wide Area Network SUM RIO Tit INTRODU O 0 aid icc tuu 11 1 1 un T Ron PEE 11 1 2 DELIMITA O DO TEMA sena e ind 11 1 3 PROBLEMA E PREMISSAS ias TUS 12 t4 OBJETIVOS sussa A M CS 14 Tut OBJETIVO GERAL REUS Soupe D Cua 14 1 4 2 OBJETIVO ESPEC FICO e 14 152 JUSTIFICATIVA in AMD ME IM A MATS 15 1 6 PROCEDIMENTOS METODOL GICOS eee 16 1 7 ESTRUTURA DO TRABALHO co suas ataca coe Uto Den eter eos 16 2 CONSIDERAC ES GERAIS eee dii aian 18 2 1 SISTEMA EL TRICO DE POT NCIA ni tenete 18 2 1 1 S
17. consumidores finais dependentes deste sistema como consequ ncia provoca se uma diminui o na qualidade do servi o fornecido O curto circuito caracteriza se como a principal e mais comum forma de falta em qualquer SEP originando um alto n vel de corrente percorrendo diversos elementos energizados com isso ocasiona se rigorosos dist rbios em diferentes instala es de consumidores industriais resid ncias e comerciais Outra anormalidade presente em SEPs chamada de sobrecarga a qual pode propiciar danos materiais relevantes ao sistema el trico Constantemente al m desses problemas apresentados o sistema el trico pode ser afetado por subtens es sobretens es descargas atmosf ricas e manobras mal realizadas Atualmente no Brasil os preju zos acarretados pelas interrup es na transmiss o de energia blecautes ao setor industrial e a sociedade s o inestim veis Toma se como exemplo o apag o o qual aconteceu em 26 de outubro de 2012 que atingiu 11 estados das regi es Norte e Nordeste do Brasil devido a um curto circuito em um reator de transmiss o e o sistema de prote o da subesta o de Imperatriz no Maranh o n o identificou o problema e n o o isolou WARTH RODRIGUES 2013 al m disso o sistema de retaguarda regional foi automaticamente acionado e desligou em s rie oito linhas de transmiss o WARTH RODRIGUES 2013 desconectando as regi es Norte e Nordeste do restante do Sistema Interligado Nac
18. o s o essenciais O barramento principal de uma SE concentra grande pot ncia e v rias deriva es sendo assim a import ncia da supervis o do sistema de prote o pois 26 se deve eliminar o onde h falta sem que afete o barramento principal garantido a operacionalidade do sistema Historicamente protec es de barramentos s o as mais dif ceis a serem implementadas devido severidade de uma incorreta sobre a integralidade do SEP O barramento um dos elementos mais cr ticos do SEP e este o ponto de conex o de uma variedade de elementos e um n mero de linhas de transmiss o e consequentemente uma opera o incorreta da prote o poderia causar a perda de todos estes elementos HOROWITZ PHADKE 2008 p 225 os barramentos ficam na entrada de planta na entrada de pain is Por isso uma prote o ineficiente pode colocar em risco a integridade de todo o sistema e dependendo do tempo dispon vel para recolocar o sistema em opera o as consequ ncias quase sempre t m alto impacto quer na seguran a quer na operacionalidade do sistema MARDEGAN 2013 As falhas que ocorrem nos barramentos de um SEP de acordo com os dados estat sticos representam cerca de 10 das faltas Os defeitos relacionados aos barramentos citam Mamede Filho e Mamede 2011 p 485 s o provenientes de e rompimento da isola o em virtude de desgaste do pr prio barramento e esquecimento de ferramentas s
19. o com carga L R 40ms gt 28 Prote o de sobre e sub frequ ncia Necess rio Dos 3 4 Quantidade de sa das configur veis Transformador interligador 2 Transformador de distribui o 145 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 T ESPECIFICAC O T CNICA COPEL e 14 12 09 mmm 00000 20302 0110 11 46 56 15 Oscilografia tempo total de armazenamento de gt 45 arquivos oscilogr ficos em mem ria n o vol til Registrador de eventos sequenciais n mero de e eventos armazenados em mem ria n o vol til irBmemnagiocomsm Gr modulado 1e Ponas serais rones S282 ou atema aoo o _ 20 Ponas smere Px vaser _ fee oes reuses ds ponas se comunist aos requisitos das portas de comunica o NEN Teclado e display frontal 146 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 Data ESPECIFICA O T CNICA IE a 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 47 56 7 5 REL DE DE ITEM CARACTER STICA ESPESSAS Rel de baixa imped ncia baseado no princ pio Necess rio diferencial percentual Seletivo por fase Necess rio Tipo concentrado ou distribu do Tecnologia digital num rica Elemento de falha de disjuntor Zonas de prote o diferencial utilizac o de TCs auxiliares Necess rio Adapta o config
20. operar em conjunto com um elemento de verifica o de sincronismo que definir as condi es em que se dar o fechamento do disjuntor r Verifica o de sincronismo o rel dever possuir um elemento de verifica o de sincronismo com ajustes para defasagem angular diferen a de m dulo das tens es e escorregamento de frequ ncia O comando de fechamento emitido dever considerar o tempo de opera o do disjuntor Este elemento tamb m dever verificar as condi es de tens o de barra e linha para definir a condi o em que se dar o fechamento do disjuntor S o necess rios ajustes independentes de ngulo de defasagem e condi es de fechamento para aplica o em esquemas de religamento autom tico tripolar e comando de fechamento manual do disjuntor s L gica program vel o rel dever permitir a programa o de fun es l gicas em adi o aos esquemas de prote o e controle pr programados combinando as vari veis internas entradas sa das e operadores l gicos N o ser o aceitos rel s que exijam a utiliza o de contatos de sa da como vari veis auxiliares e nem os que exigem liga es externas ao rel para a constru o das l gicas internas t Localiza o de faltas 34 COPEL 02 ESPECIFCA OT ONCA 117 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 14 12 09 Lo 00000 20302 0110 11 18 56 Oscilografia rel dever
21. possuir obrigatoriamente isola o galv nica em todos as suas entradas ou sa das i Todos os rel s de prote o dever o ser apropriados para montagem em pain is j Todos os rel s de prote o dever o ser de tecnologia digital k Como os rel s digitais executam uma combina o de fun es de prote o controle comunica o e outras as fun es de prote o dever o poder ser ativadas ou desativadas de forma independente e de maneira que nenhuma fun o tenha sua operacionalidade influenciada pela ativa o ou desativa o de qualquer elemento interno l Todos os rel s dever o possuir teclado e display frontal de forma a permitir que todos os ajustes possam ser implantados diretamente nos rel s sem qualquer necessidade de utiliza o de microcomputadores externos laptop PCs etc Dever o tamb m ser equipados com LEDs rearm veis manualmente para a sinaliza o local de atua o das fun es principais m Os rel s dever o possuir capacidade de medi o em tempo real de grandezas anal gicas corrente tens o frequ ncia pot ncia ativa e reativa e energia que dever o ser acess veis atrav s do display frontal e via portas de comunica o n Todos os rel s dever o possuir n mero de entradas e sa das independentes em n mero e caracter sticas conforme definido no item 4 0 Todos os rel s dever o possuir pelo menos quatro portas de comunica o sendo Duas portas f sicas traseiras
22. 2014 Conforme analise da ET da Copel os rel s de prote o especificados tendem a agregar fun es e filosofias de prote o fun es de monitoramento medi o e controle al m de requisitos de integra o determinados atrav s das portas de comunica o e protocolos de comunica o para que o sistema atue com alt ssimos par metros de seguran a confiabilidade e seletividade Al m de todo o estudo t cnico apresentado neste trabalho verificou se tamb m que a rea de sistemas el tricos de pot ncia est totalmente atrelada aos processos de automa o e controle pois estes auxiliam para que o sistema de 86 prote o possua seus requisitos mais importantes tais como coordena o supervis o seguran a interoperabilidade e seletividade Desta forma o profissional que atua nesta rea de prote o de sistemas el tricos deve possui n o apenas um dom nio t cnico dos conceitos de SEP mas tamb m conhecer princ pios de automa o e controle pois esta fus o de conhecimentos e t cnicas que regem um sistema de prote o moderno 87 REFER NCIAS ALMEIDA Ezequiel Mendes de Norma IEC 61850 Novo padr o em automa o de subesta es Dispon vel em http www dee ufc br anexos TFCs 201 1 1 Monografia 20 20Ezequiel 20Mendes 20de 20Almeida pdf gt Acesso em 26 jul 2013 ANDERSON P M Power System Protection IEEE Press Series on Power Engineering 1999 55 BRASILEIRA DE
23. BESTA OES EL TRICAS i 5 19 24132 ENHAS DE TRANSMISSAO 19 2 1 2 1 PROTE O DE SOBRECORRENTE EM LINHAS DE TRANSMISS O 20 2 1 2 2 PROTE O DIFERENCIAL EM LINHAS DE 5 55 22 2 1 2 3 PROTE O DE DIST NCIA EM LINHAS DE 23 2 1 2 4 APLICA O DA PROTE O PRINCIPAL DE LINHAS COM RELA O AO COMPRIMENTO DA LINHA 24 21 3 BARRAMENTO D rh ERE adia FADE QUEAERIR CREATA DE TRU FADE GRAF AE PD 25 2 1 3 1 PROTE O DIFERENCIAL rnnt nnn 27 2 1 3 2 PROTE O DIFERENCIAL BARRAMENTO DISTRIBU DA OU 30 2 1 4 TRANSFORMADOR DE 0000 00 1000 0 32 2 1 4 1 PROTE O DE SOBRECORRENTE TRANSFORMADORES 34 2 1 4 2 PROTE O DE DIFERENCIAL 8 35 2 1 4 3 REL S DE PRESS O DE G S 2 1 4 2 2 2 1 4 1 4 1 144 36 3 RELEDE PROTE O cin e pat eom rm 38 3 1 INTRODU O A FILOSOFIA DE PROTE O eee 38 3 2 DEFINI ES USADA
24. CC banco de baterias fornecendo alarme para sub ou sobretens o falha a terra e Ripple monitoramento de desgaste dos contatos dos disjuntores por p lo at 5 disjuntores contador de opera es at 5 disjuntores monitoramento de desgaste do transformador devido s faltas externas passantes fator de acelera o do envelhecimento do transformador taxa de perda de vida til do transformador tempo total de perda de vida til do transformador monitoramento das bobinas do disjuntor atrav s de programa o l gica Fun es de Controle n mero de entradas bin rias e contatos de sa da com padr o de 7 entradas e 8 sa das digitais sendo 3 de alta capacidade de interrup o de corrente com a possibilidade de expans o para at duas placas de n Out adicionais 8 bot es frontais exclusivos para programa o de fun es para controle tais como abrir ou fechar o disjuntor e ou seccionadoras local ou remoto habilita ou desabilita religamento teleprote o etc duas regi es para programa o de l gicas SELogic regi o de prote o e regi o de automa o 68 programa o atrav s de equa es l gicas SELogic regi o de prote o programa o atrav s de equa es l gicas SELogic regi o de automa o todas as vari veis anal gicas est o dispon veis para elabora o de l gicas com a utiliza o de comparadores e operadores matem ticos desta forma pode se criar novas
25. COPEL o rel deve contemplar fun es l gicas program veis desta forma com a possibilidade da combina o de vari veis internas entradas sa das e operadores l gicos no quesito de oscilografia o rel deve realizar o monitoramento e o armazenamento dos valores de corrente e tens es de suas respectivas fases registrando os estados das vari veis internas entradas e sa das durante a atua o do rel para comandos e controles necess rio que o rel possua 23 entradas e 32 sa das digitais em caso de amplia o da SE o rel deve possuir canais para comunica o com m dulos de amplia o de entradas e sa das digitais 58 Segundo as caracter sticas t cnicas citadas anteriormente e an lise da especifica o t cnica da COPEL o equipamento que se adequaria a todos estes requisitos t cnicos o rel de prote o de multifun o SEL 421 o qual segue ilustrado na Figura 18 para linhas de transmiss o compensadas ou n o com disparo e religamento realizado em monopolar ou tripolar automa o e controle para at 2 disjuntores de um mesmo terminal Figura 18 llustrac o SEL 421 Fonte Schweitzer 2013 Este equipamento possui a possibilidade de implementa o das seguintes fun es de prote o e 21 dist ncia de fase cinco zonas tipo mho e cinco zonas tipo quadrilateral e 21G dist ncia de neutro cinco zonas tipo mho e cinco zonas tipo quadrilateral e 67G sobrecorrente direc
26. RR 9 140 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 25 COPEL ESPECIFICA O T CNICA 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 41 56 Fechamento e conduc o em 0 5s 2304 Interrup o com carga L R lt 40ms Quantidade de sa das configur veis independentes 22 Leitura no display de grandezas el tricas Necess rio corrente tens o pot ncia freq ncia etc Porta serial frontal RS 232 ou alternativa Portas ethernet 100BASE FX traseiras E RR Porta traseira para conex o direta a cabo de fibra 26 ptica para implementa o de esquemas de Informar teleprotec o 27 Conversores e conectores inclu dos para atendimento Informar aos requisitos das portas de comunicac o Oscilografia tempo total de armazenamento de arquivos oscilogr ficos em mem ria n o vol til Registrador de eventos sequenciais n mero de eventos armazenados em mem ria n o vol til 31 Protocolo da interface ethernet DNP 3 0 e IEC 61850 Necess rio Sincroniza o com sinal IRIG B n o modulado Necess rio 141 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 2 COPEL ESPECIFICA O T CNICA 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 42 56 7 2 REL DE DIST NCIA 21 PARA LINHAS DE TRANSMISS O DE 230 KV ESPECIFICA O ITEM CARACTER STICA FRED SEJ Prote o de dist ncia 4 quatro zonas de alcance para detec o de falhas ent
27. SEL 487B Fonte Schweitzer 2013 Este equipamento possui a possibilidade de implementa o das seguintes fun es de prote o e 87B diferencial de barramento at 7 bays com um rel ou at 21 bays com tr s rel s e 50 62BF falha de disjuntor e 50 51 sobrecorrente instant neo e temporizado e 27 59 sub sobretens o de fase e 59G sobretens o de neutro 590 sobretens o de sequ ncia negativa e 81 sub sobrefrequ ncia e zona morta end zone 5 3 2 Caracter sticas B sicas do Rel SEL 487B A Fun es de Medi o e correntes e tens es de fase em valores prim rios e secund rios e correntes diferencial e de restri o de cada zona 80 Fun es de Monitoramento oscilografia com taxa de 4 a 12 amostras ciclo Tamanho de cada oscilografia selecion vel entre 0 25s e 24s sequ ncia de eventos com capacidade de armazenar os ltimos 1000 eventos alta precis o na estampa de tempo quando conectado ao receptor de GPS IRIG B monitoramento do sistema de alimenta o auxiliar CC fornecendo alarme para sub ou sobretens o falha a terra contador de opera es Fun es de Controle n mero de entradas bin rias e contatos de sa da com padr o de 7 entradas e 8 sa das digitais sendo 3 de alta capacidade de interrup o de corrente com a possibilidade de expans o para at duas placas de n Out adicionais 8 bot es frontais exclusivos para programa o de
28. conjunta com elemento direcional ou ter sua partida controlada por elemento interno ou externo conforme defini o do usu rio Devem existir no rel pelo menos um elementos instant neo um de tempo definido e um de tempo inverso n Elemento de sobretens o 59 o rel dever possuir pelo menos dois elementos de sobretens o sendo que um deles dever usar como grandeza de partida a tens o entre fases enquanto que o outro elemento dever usar como grandeza de partida a tens o entre fase e terra de cada uma das fases Ambos os elementos dever o possuir temporizadores ajust veis de forma independente o Esquema de fechamento sob falta line pickup switch onto fault o rel dever possuir um esquema que possibilite a correta elimina o de uma falta s lida que produza uma tens o nula nos terminais do rel para aplica es em que se faz uso de transformadores de potencial instalados no lado da linha de transmiss o p Elemento de falha de disjuntor breaker failure o rel dever possuir esquema de falha de disjuntor interno ou l gicas que permitam a sua f cil implementa o Este elemento dever possuir l gicas de opera o que permitam a supervis o do estado do disjuntor atrav s de corrente e atrav s de contato auxiliar do mesmo q Religamento autom tico o rel dever possuir esquema de religamento autom tico que possibilite pelo menos uma tentativa de fechamento do disjuntor Esse elemento dever
29. constantes nos cat logos e manuais do fabricante tamb m ser o ensaiadas para verifica o de conformidade com as caracter sticas t cnicas indicadas nos mesmos c Ensaio de tens o aplicada todos os rel s de prote o fornecidos ser o submetidos a ensaios de tens o aplicada ao diel trico conforme IEC 60255 5 na tens o de 2kV 60Hz exce o feita ao tempo de aplica o dessa tens o o qual dever ser de 1 minuto O ensaio de tens o aplicada acima descrito no item c ser realizado a crit rio nico e exclusivo da COPEL Caso o ensaio de tens o aplicada conforme descrito no item c acima descrito seja parte da rotina de testes da linha de produ o do fabricante a COPEL ter o direito de enviar inspetor s instala es do fabricante a fim de acompanhar a sua execu o nos rel s que fazem parte do fornecimento A convoca o para este tipo de ensaio dever se dar com pelo menos quinze dias teis de anteced ncia O Fabricante dever disponibilizar equipamentos de ensaio de rel s tipo fonte ativa cron metros e medidores de precis o para aplica o de grandezas de atua o Tamb m dever prever microcomputadores e todo o software necess rio para a verifica o das fun es de oscilografia parametriza o e comunica o remota Para a realiza o do ensaio funcional dos rel s o Fornecedor dever prover meios para que este ensaio possa ser realizado simultaneamente com a aquisi o de dados pelo
30. da evolu o dos rel s de prote o cap tulo 4 Introdu o automa o de subesta es el trica protocolos de comunica o serial e rede protocolo de comunica o e norma IEC 61850 cap tulo 5 Resultado da aplica o dos rel s microprocessados nas principais fun es de prote o dos equipamentos abordados tendo como base a ET da COPEL e as vantagens e melhorias da norma IEC 61850 em SE cap tulo 6 Conclus o referencias 2 CONSIDERAC ES GERAIS Este cap tulo disp e se breve introdut rio de SEP aos principais componentes do sistema el trico que ser o abordados bem como estudo em sistemas de prote o 21 SISTEMA EL TRICO DE POT NCIA O desenvolvimento de uma na o esta entrela ado com o consumo de energia el trica quanto maior o consumo mais desenvolvido esta na o se encontra A fim de suprir esta demanda energ tica ao longo de aproximadamente de 130 anos foram estudados e desenvolvidos m todos de convers o de algum tipo de energia em energia el trica a qual t o requisitada nos tempos de hoje O principal m todo de convers o de energia a hidr ulica muito utilizado nas usinas hidrel tricas As hidrel tricas t m um baixo custo de produ o de energia el trica comparado com as termel tricas e nucleares al m de ser uma fonte de gera o de energia el trica limpa Devido abund ncia das riquezas naturais no Brasil a gera o de energia el trica dominante
31. de energia el trica As LTs est o suscet veis a defeitos como vandalismo descargas atmosf ricas curtos circuitos queimadas e vendavais MAMEDE FILHO MAMEDE 2011 p 444 principalmente ao fato que a transmiss o por LTs ocorrem via a rea propiciando maiores ocorr ncia de faltas e defeitos Com o intuito de minimizar a ocorr ncia utilizam se de cabos guarda para raios e disjuntores associados a rel s sendo os rel s os principais dispositivos de prote o As principais ocorr ncias de falta em LTs s o originadas em raz o de circuito circuito entre fases ou entre fase e terra COURY OLESKOVICZ GIOVANINI 2007 p 30 e para garantir a operacionalidade podem se destacar a prote o de sobrecorrente prote o diferencial e prote o de dist ncia as quais ser o abordadas neste trabalho contudo pode se verificar as principais fun es de prote o em LTs no ap ndice A 2 1 2 1 Protec o de sobrecorrente em Linhas de Transmiss o A maioria das faltas nas LTs pode ser detectada por aplica o de rel s de sobrecorrente j que as correntes de faltas s o normalmente mais elevadas do que a corrente de carga A prote o de sobrecorrente em linhas de transmiss o pode ser considerada como prote o b sica desde que associada a outros tipos de prote o de primeira linha tais como prote o de dist ncia prote o direcional e prote o diferencial MAMEDE FILHO MAMEDE 2011 p 447 A g
32. de energia el trica Norma IEC 61850 Dispon vel http www osetoreletrico com br web documentos fasciculos Ed54 fasc automaca subestacoes capVIl pdf Acesso em 26 jul 2013 Quia pr tico para instalac o e utilizac o do Software SEL 5030 AcSELerator amp QuickSet Dispon vel em 92 http www selinc com br manual Guia para Instalacao e Utilizacao do Software AcSELerator 120904 pdf gt Acesso em 11 jul 2013 Rel de prote o SEL 411L Dispon vel em http www selinc com br produtos SEL 411L aspx Acesso em 11 jul 2013 Rel de prote o SEL 421 Dispon vel em lt http www selinc com br produtos SEL 421 aspx Acesso em 11 jul 2013 Rel de prote o SEL 451 5 Dispon vel em http www selinc com br produtos SEL 451 5 aspx Acesso em 11 jul 2013 Rel de prote o SEL 487E Dispon vel em http www selinc com br produtos SEL 487E aspx Acesso 11 jul 2013 Rel de Prote o SEL 487B Dispon vel em http www selinc com br produtos SEL 487B aspx Acesso 11 jul 2013 SENGER E C sar et al Desenvolvimento de um rel digital de dist ncia Rio de Janeiro VII STPC Julho 2003 SILVA Sierna Modelagem das fun es de uma subesta o automatizada empregando modelos orientados a objeto Dispon vel em lt http www teses usp br teses disponiveis 3 3143 tde 12052005 104054 publico Dis Milthon Serna Silva pdf gt Acesso em 11
33. de prote o digital N vel 3 Computador N vel 2 de Subesta o N vel 1 Entradas Sa das Figura 16 Estrutura hier rquica dos n veis de prote o digital Fonte Phadke e Thop 2009 p 20 N vel 1 Rel digital processadores e Input Output Fun es de medi o de controle de automa o de prote o e de diagn stico atrav s de informa es vinda do sistema interface homem m quina comunica o com o n vel 2 e a aquisi o de dados de energia el trica do Sistema el trico 50 N vel 2 Computador de Subesta o Interface homem m quina aquisi o e armazenamento de dados an lise de sequ ncia de eventos Back up em caso de falhas comunica o com n veis 1 e 3 N vel 3 Servidor Central Iniciar a es de controle de sistema coleta e processamento de dados an lise de sequ ncia de eventos comunica o com o n vel 2 prote o adaptativa e elabora o de relat rios 51 4 AUTOMA O DE SUBESTAC ES EL TRICAS PROTOCOLO DE COMUNICA O A evolu o do SEP tr s novas diretrizes sem d vida a automa o e controle das SEs um t pico em alta quando se trata de evolu o e seguran a de processos este cap tulo cita a automa o em SE al m de referir aos tipos de protocolos de comunica o salientando a norma IEC 61850 devido a sua import ncia no sistema de prote o controle e automa o das SEs 4 1 AUTOMA O DE SUBESTA ES EL TRICA
34. do Fornecedor a entrega COPEL no prazo previsto de todo rel objeto desta especifica o bem como o fornecimento da embalagem adequada ao transporte Qualquer dano no rel ocorrido durante o transporte devido a inadequa o da embalagem ser de exclusiva responsabilidade do Fornecedor 2 8 2 Embalagem As embalagens dever o ser suficientes para proteger o conte do contra danos que possam vir a ocorrer durante o tr nsito do local de fabrica o at o local de instala o sob condi es que envolver o m ltiplos traslados reenvio transporte sobre estradas n o pavimentadas armazenamento por longo per odo e exposi o ao tempo O Fornecedor dever usar seu pr prio crit rio quanto a conveni ncia das exig ncias m nimas requeridas nesta especifica o e ser independentemente da aprova o pela COPEL o nico respons vel pela qualidade da embalagem As caixas engradados e estrados dever o ser constru dos de modo adequado s necessidades de embarque e cintados com fitas de a o com selos em a o prensado No caso de rel sujeito a danos causados pela umidade dever o ser usados revestimentos imperme veis e absorventes de umidade tais como s lica gel As embalagens dever o respeitar as legisla es existentes sobre transporte para todo o percurso Cada volume ou embalagem dever ser nitidamente identificado com a Nome do Fornecedor b Nome da COPEL c N mero e item da ordem de compra 108
35. e carga hor ria do mesmo Os cursos de treinamento dever o abranger especificamente a filosofia de opera o instala o e protocolo de comunica o DNP 3 0 do rel manuten o e instala o de cada tipo de rel de prote o descrito nesta especifica o e que faz parte do escopo do fornecimento Os cursos dever o ser sem nus para a COPEL que para sua realiza o assumir apenas as despesas de transporte e hospedagem de seus funcion rios participantes Os cursos dever o ser ministrados para at 18 dezoito participantes em per odo anterior execu o dos ensaios de recebimento dos rel s de prote o O Fornecedor dever avisar a COPEL com anteced ncia de 15 dias sobre as datas em que o curso de treinamento ser realizado O treinamento dever ser ministrado em portugu s em uma das instala es da COPEL no estado do Paran por profissionais competentes e experientes com utiliza o de recursos did ticos e materiais de treinamento em quantidades adequadas para o aprendizado dos participantes O Fornecedor dever utilizar recursos audio visuais em conjunto com computadores port teis al m do s pr rpio s rel s a ser em fornecido s para que seja poss vel a f cil visualiza o por todos treinandos das etapas de utiliza o do software de comunica o desde a sua instala o no computador port til at a execu o das fun es de ajustes parametriza o medi o e oscilografia Com
36. e p s falta dever o poder ser configurados nos rel s com os crit rios adotados pela COPEL A taxa de amostragem dos sinais apresentados nos registros oscilogr ficos n o dever ser inferior a 16 amostras por ciclo sendo que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 4 quatro registros com dura o m nima de 1 segundo cada Entradas cada rel dever possuir pelo menos 14 catorze entradas digitais independentes sendo aceitos m dulos de amplia o de entradas externos ao rel Rel s que possuam entradas digitais agrupadas ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL esta an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel Sa das cada rel dever possuir pelo menos 20 vinte contatos de sa da independentes Rel s que possuam contatos agrupados ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL esta an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel As caracter sticas m nimas dos contatos do rel est o listadas abaixo m 1 Condu o cont nua 5A m 2 Fechamento e condu o em 0 5 s 30A m 3 Interrup o com carga L R x 40ms em 125Vcc 0 25A 123 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT CNCA 00 T CNICA 14 12 09 EE NA 00000 20302 0110 11 24 56 4 4 REL DE SOBRECORRENTE PARA PROTE O DE TRA
37. e requisitos constantes da rela o abaixo a Elementos de sobrecorrente o rel dever possuir elementos instant neos de tempo definido e de tempo inverso ajust veis de forma independente b Os elementos de sobrecorrente instant neos dever o ser bloque veis de forma independente dos elementos de tempo inverso e de tempo definido c Faixa de ajustes para os elementos de sobrecorrente de tempo inverso e de tempo definido de 0 5A a 6A em valores secund rios d Faixa de ajustes para os elementos de sobrecorrente instant neos de 20A a 50A em valores secund rios e Os elementos de prote o de sobrecorrente de tempo inverso dever o ter a possibilidade de emular a temporiza o de rearme de disco eletromec nico disk emulation A fun o de emula o de disco de indu o poder ser desativada conforme aplica o a que se destina f Registro de eventos o rel dever ser capaz de armazenar os valores da corrente bem como os estados das vari veis internas entradas e sa das durante o processo de atua o do rel A taxa de amostragem dos sinais apresentados nos registros de eventos n o dever ser inferior a 16 amostras por ciclo sendo que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 2 dois registros g Entradas cada rel dever possuir pelo menos 1 uma entrada digital h Sa das cada rel dever possuir pelo menos 2 dois contatos de sa da independentes para sinalizar atua es do
38. e sincroniza o hor ria por IRIG B sinal de 1 kPPS garante precis o hor ria de 5 microsegundos e protocolos DNP3 0 ASCII Compressed ASCII Fast Meter Fast SER Fast Operate e LMD com cart o Ethernet opcional SEL 2701 UCA2 IEC61850 e DNP3 LAN WAN F Outras Caracter sticas entradas de corrente e 6 entradas de tens o software de alarme de osclografia com a possibilidade de abrir m ltiplas oscilografias sincronizadsa no tempo na mesma tela 76 contatos Standard capacidade de conduc o cont nua 6A capacidade de estabelecimento de condu o 30A capacidade de interrup o 0 3A 125Vcc L R 40ms contatos de alta capacidade de interrup o 10A 125Vcc L R 40ms contatos de alta capacidade de interrup o e alta velocidade 10A 125Vcc L R 40ms tempo de opera o 10 microsegundos tens o auxiliar 24 48 Vcc 48 125 Vcc ou 120 Vca 125 250 Vcc ou 120 230 Vca possibilidade de expans o do n mero de n Out com a instalac o no campo de novas placas n Out permitindo amplia es futuras desde que o rel tenha sido adquirido com slots extras para instala o de placas extras e Temperatura de opera o 40 a 85 C Assim como apresentado nos rel s multifuncionais anteriores segue um descritivo t cnico explicativo na Tabela 6 dispon vel pelo fabricante Tabela 6 Adaptado do descritivo t cnico SEL 451 Modelo Key Code 04515615XC2X4364444
39. feito eletronicamente caracterizado devido a sua constru o realizada atrav s de um circuito eletr nico hardware Qualquer regulagem efetuada pela mudan a f sica no par metro de algum componente tal como varia o no reostato varia o na capacit ncia mudan a do la o no circuito e etc A maioria dos rel s est ticos no final sempre acaba operando mecanicamente um rel auxiliar que ao fechar o seu contato provoca a abertura ou ativa abertura do disjuntor Muitos s o chamados de rel semi est ticos porque h alguns componentes mec nicos associados O termo est tico originado em confronto aos rel s eletromec nicos j que o rel est tico 45 caracterizado a princ pio pela aus ncia de movimento mec nicos KINDERMANN 2005 p 88 De acordo com o Rufato Junior 2006 os rel s eletr nicos apresentam as seguintes vantagens e s o de opera o r pida e vida longa e dispositivos que apresentam uma duas ou m ltiplas entradas e aus ncia de in rcia mec nica alta resist ncia ao cheque e vibra o e baixa manuten o devido aus ncia de partes m veis e com atrito e facilidade de fornecer amplifica o permite maior sensibilidade e baixo n vel de energia requerido nos circuitos de medi o permite a miniaturiza o dos m dulos do rel representam uma carga baixa para transformadores de corrente e de potencial j que a pot ncia de opera o em muitos casos de uma fonte exter
40. fev de 2013 HARLOW James H Electric Power Transformer Engineering 2 ed Taylor amp Francis Group LLC 2007 90 HOROWITZ Stanley PHADKE Arun G Power System Relaying 3 ed Research Studies Press Limited 2008 KINDERMANN Geraldo Prote o de Sistemas El tricos de Pot ncia 1 volumes Editora UFSC 1999 Prote o de Sistemas El tricos de Pot ncia 2 volumes Editora UFSC 1999 MADERGAN Cl udio Prote o de barramentos Dispon vel em lt http www osetoreletrico com br web documentos fasciculos ed61 fasc protecao ca pXIV pdf gt Acesso em 26 fev 2013 MAMEDE FILHO Jo o MAMEDE Daniel Ribeiro Prote o de Sistemas El tricos de Pot ncia LTC 2011 MASON C Russell The art and acience of protective relaying General Electric and Company 1958 MOONEY Joe Microprocessor based transmission line relays applications Schweitzer Engineering Laboratories Inc USA Belleville IL OLIVEIRA Paulo Roberto Pedroso Automa o das subesta es Cap tulo 6 Redes de comunica o em subesta es de energia el trica Norma IEC 61850 Dispon vel em lt http Anww ascx com br ftp asDocs autom se 6 pdf gt Acesso em 26 jul 2013 OPERADOR NACIONAL DE SISTEMA EL TRICO O que o SIN Sistema Interligado Dispon vel em lt http www ons org br home index aspx gt Acesso em 26 ago 2013 ORTENG Sistema digital de prote o controle e supervis o e supervis o subesta
41. fico Apresentar as principais falhas de prote o em um Sistema El trico de Pot ncia estudar as fun es de prote o e manobra el trica aplicadas nos principais equipamentos da Subesta o El trica verificar a viabilidade t cnica da implementa o de um sistema de prote o atrav s de rel s microprocessados apresentar os descritivos t cnicos dos rel s de multifun es microprocessados pesquisar e definir os rel s de prote o conforme a Especifica o T cnica da Companhia Paranaense de Energia melhorias apresentadas com a aplica o da norma International Electrotechnical Commission IEC 61850 1 5 JUSTIFICATIVA Durante muito tempo as concession rias de energia el trica supriam seu sistema de prote o el trico atrav s do uso de rel s eletromec nicos entretanto segundo Mooney p 1 o projeto e a manuten o dos esquemas de prote o usando esses rel s s o dispendiosos e consomem muito tempo de trabalho Segundo Stevenson em seu livro Elements of Power System Analysis Elementos de an lise de Sistema de Pot ncia cita a import ncia da prote o em SEP As faltas podem ser muito prejudiciais a um sistema de pot ncia Muitos estudos desenvolvimento de dispositivos e projetos de esquemas de prote o t m resultado em cont nuo aperfei oamento na preven o de danos em linhas de transmiss o e equipamentos como tamb m de interrup es na gera o ap s a ocorr ncia de uma falta
42. fun es para controle tais como abrir ou fechar local ou remoto habilita ou desabilita fun es etc duas regi es para programa o de l gicas SELogic regi o de prote o e regi o de automa o programa o atrav s de equa es l gicas SELogic regi o de prote o Programa o atrav s de equa es l gicas SELogic regi o de automa o todas as vari veis anal gicas est o dispon veis para elabora o de l gicas com a utiliza o de comparadores e operadores matem ticos desta forma pode se criar novas fun es de prote o controle ou adequar as existentes o que permite a utiliza o do rel em sistemas com requisitos complexos 96 pontos para serem controlados remotamente pela porta serial atrav s do protocolo de comunica o programa o de at 32 mensagens para serem exibidas no display grupos de ajustes controle de torque das fun es de sobrecorrente 30 anunciador 81 69 inibi o de fechamento 86 reten o de sinal de disparo L gicas Adicionais protocolo Mirrored Bits para a comunica o direta rel a rel controle ou teleprote o sem a necessidade do equipamento teleprote o algoritmo de sele o de zonas din mico de acordo com a posi o das chaves seccionadoras l gica para monitoramento do estado das seccionadoras com verifica o de consist ncia supervis o do estado das seccionadoras mesmo quando est dispon vel apenas um
43. gr fica de uma SE a qual mostrada em uma tela de Interface Homem M quina IHM que permite o 55 monitoramento e rastreamento das instala es f sicas ou informa es dos processos realizados na SE Figura 17 Interface gr fica de uma subesta o el trica Arquitetura de Rede Fonte Deus 2013 p 27 Os principais tipos de protocolos SCADA que se usa no cen rio nacional s o protocolos seriais como exemplo DNP 3 0 e IEC 870 5 101 ou 104 por outro lado pode ser usados protocolos de rede Ethernet tais como DNP3 IP e IEC 61850 FERRER SCHWEITZER 2010 p 212 O sistema supervis o SCADA aplicado em SE tem como principal finalidade realizar a supervis o e controle de forma centralizada englobando tanto equipamentos prim rios quanto secund rios independente da localizac o das SEs DEUS 2013 p 27 56 5 ESTUDO T CNICO Em fun o dos equipamentos abordados nesse trabalho tem se como finalidade apresentar uma filosofia de prote o para cada equipamento com o intuito de abordar a utiliza o dos rel s microprocessados tendo em vista que cada equipamento possui um especifico m todo de prote o utilizando se de um estudo te rico das principais fun es de prote o visando evolu o tecnol gica que sugiram nos ltimos anos Assim sendo este cap tulo visa apresentar uma solu o para um sistema de prote o de uma SE de alta tens o atrav s dos os rel s digitais com uma an
44. incipientes ou normais conforme citado anteriormente enquanto o segundo elemento atua no curto circuito acionando o disjuntor que realiza a r pida expans o do leo entre o tanque e o conservador CAMINHA 1977 p 151 38 3 REL DE Os principais dispositivos de prote o do sistema el tricos s o os rel s este cap tulo destina se a uma introdu o na prote o de sistemas el tricos e abordar a evolu o dos rel s de prote o desde os rel s eletromec nicos at os rel s microprocessados 3 1 INTRODU O A FILOSOFIA DE PROTE O Sistemas de prote o el tricos s o os quais tem as fun es principais para detectar localizar e comandar a elimina o de faltas como curto circuito ou uma condi o anormal de opera o de um sistema el trico atrav s dos dispositivos associados como rel s A prote o atua com objetivo de evitar as poss veis falhas que possibilita danificar e prejudica os equipamentos e materiais do sistema el trico promover o r pido restabelecimento de fornecimento de energia aos consumidores e fornecer as informa es necess rias aos respons veis de opera o para facilitar a identifica o dos defeitos e a sua consequente recupera o 3 2 DEFINI ES USADAS EM SISTEMAS DE PROTE O EL TRICOS Para um esquema de prote o deve levar em considera o as seguintes defini es adotadas por Anderson 1999 p 9 e confiabilidade de um sistema de prote o
45. jul 2013 SOUZA Fabiano Estudo e projeto el trico b sico de uma subesta o Dispon vel em http www2 ele ufes br projgrad documentos PG2007 2 fabianosousa pdf gt Acesso em 26 fev 2013 STEVENSON Jr W D Elements of power system analysis New York MaGraw Hill 1982 93 STEVENSON Jr W D Elementos de analise de sistemas de pot ncia S o Paulo MaGraw Hill 1986 WARTH Anne RODRIGUES Eduardo Apag o come ou com um curto circuito Dispon vel em lt http www redenergia com noticias apagao comecou com curto circuito gt Acesso em 28 jan 2013 94 AP NDICE A PRINCIPAIS FUN ES DA PROTE O EM LINHAS DE TRANSMISS O As principais fun es da prote o em linhas de transmiss o conforme Mamede Filho e Mamede 2011 p 446 N mero Fun o 21 Prote o de dist ncia 21N Prote o de dist ncia de neutro 27 Prote o de subtens o 32P Direcional de pot ncia ativa 46 Desbalan o de corrente de sequ ncia negativa 50 Prote o instant nea de fase 5ON Prote o instant nea de neutro 50BF Protec o contra falha de disjuntor 51 Protec o temporizada de fase 51N Protec o temporizada de neutro 59 Protec o contra sobretens o 67 Protec o direcional de fase 67N Protec o direcional de neutro 79 Religamento 85 Prote o auxiliar de carrier bloqueio de abertura do disjuntor 86 Bloqueio de seguran a 87L Prote o diferencial de linha 95 AP N
46. lise das ETs da COPEL usando descritivos t cnicos e manuais de rel s e juntamente com a evolu o tecnol gica incorporada s caracter sticas dos rel s a norma IEC 61850 uma das ferramentas de comunica o para a automa o e controle das SEs 5 1 REL DE DIST NCIA 21 PARA APLICA O EM LINHAS DE 230 KV Conforme a especifica o t cnica da COPEL para aplica o em linhas de transmiss o a prote o deve ser realizada por dois rel s de prote o distintos entretanto com as mesmas caracter sticas t cnicas e de mesmo fabricante assim dispondo os na atua o como prote o principal e prote o alternada Para atender os requisitos m nimos apresentados nas ETs da COPEL os rel s que realizam a prote o principal e alternada devem apresentar os seguintes requisitos e seletividade e adequa o para elimina o de todo e qualquer tipo de falta que podem ser ocasionados em toda extens o da linha de transmiss o e trip tripolar e com rela o aos elementos de dist ncia os rel s que comp em o sistema de prote o e controle da COPEL devem possuir 4 zonas de prote o com caracter stica mho ou poligonal para detec o de faltas entre fases fun o 21 Nas faltas envolvendo a terra fun o 21N os dispositivos de prote o tamb m devem possuir caracter sticas mho ou poligonal nas suas 4 zonas de prote o Com tempo t pico de opera o das zonas de prote o instant neas de 35 ms e reali
47. n o utilizar a a o manual temos uma grande diminui o na ocorr ncia de falha humana al m de possibilitar a operacionaliza o remota das SEs atrav s dos Centros de Opera es do Sistema COS e Centros de Opera es Regionais COR 52 O conceito de automa o das SEs ocorreu devido inclus o de redes de comunica o aplicando uma filosofia integrada de todos os dispositivos das SEs com isso os IEDs supervis rios COSs e CORs est o em constante comunica o 42 PROTOCOLOS DE COMUNICA O Em raz o da necessidade da evolu o de comunica o para automa o das SEs foram adotados padr es denominados protocolos de comunica o Os protocolos mais utilizados na automa o de SE s o os Distributed Network Protocol DNP 3 0 IEC 60870 101 e IEC 61850 Sendo eles divididos em protocolos de comunica o seriais e em rede SEL 2013 e protocolos de comunica o seriais IEC 61870 101 DNP 3 0 e Modbus S o utilizados principalmente em locais cujo overhead limitado ou pequeno ou seja em locais em que os sistemas de comunica o possuem bandas com uma limita o relativa usualmente 9 6 kbps e protocolos de comunica o em rede IEC 61850 Esse tipo de protocolo de comunica o utiliza rede e destaca se por possuir uma banda de tamanho expressivo tipicamente com 100 Mbps a 1 Gbps Sua aplica o motivada em SEs pois facilita a configura o dos IEDs servi os de monitoramento e divis o da a
48. o sees 7 2 7 1 Instru es de opera o e manuten o rrenan 7 2 1 2 Manuais tecnicos oo rera NOR PERIERE et ead 8 2 8 Embarque e entrega iei 8 2 8 1 Responsabilidade tendi eicit tct ttes 8 2 8 2 Embalagem iia ete diee fete eti metet eb dii e rte D edente ied ad i 8 2 9 Ferramentas e materiais especiais rrenan rara arrasar tnntontnn 9 2 107 Treiiamento PRR na OE RR OT ENT RR Ao Eh 9 3 0 REQUISITOS GERAIS DOS REL S tnnt 11 3 1 Generalidades eh ep idee pre 11 3 2 Condi es ambientale draiar tcr e artc oed bte e c Ra 15 3 3 Tens es de alimentag o rtt dtr t c e dete t d 15 3 4 Valores nominais dos TCs 6 15 3 5 Capacidade t rmica rrt ehe iere 15 40 REQUISITOS ESPECIFICOSDOSRELES oai abeat 16 4 1 Rel de dist ncia 21 para aplica o em linhas de 69kV e 138 16 4 2 Rel de dist ncia 21 para aplica o em linhas de 230kV 19 4 3 Rel diferencial de transformador 877 22 4 4 Rel de sobrecorrente para prote o de transformadores sss 24 4 5 Rel de prote o de barra rrenan carater entente tentent ntn tnn 27 4 6 Modulo de transfer ncia de comandos e
49. o como rel s eletromec nicos rel s est ticos ou rel s digitais 3 4 1 Rel s eletromec nicos de indu o Os primeiros rel s desenvolvidos com finalidades espec ficas para atua es pela varia o de alguma grandeza el trica foram os rel s eletromec nicos Eles eram projetados para atuar no sistema geralmente atrav s da atua o de for as produzidas pela intera o eletromagn tica entre as correntes e o fluxo magn tico sobre um condutor m vel HOROWITZ PHADKE 2008 p 29 Mamede Filho e Mamede 2011 p 8 compartilham seus pontos de vista s o equipamentos dotados de bobinas disco de indu o molas contatos fixos e m veis que lhes emprestam uma grande robustez Dado o seu mecanismo de opera o s o tido como verdadeiras pe as de relojoaria Devido s semelhan as estruturais entre os rel s dos fabricantes consequentemente acaba facilitando tanto na 43 manutenc o quanto nos ajustes dos par metros el tricos Por exemplo o rel de sobrecorrente de um determinado fabricante poderia ser retirado do painel e substitu do pelo rel de sobrecorrente da outra fabricante sem a necessidade de nenhum tipo de altera o na instala o Seus ajustes s o realizados por meio de diais instalados sob a sua tampa de vidro facilmente retirada Algumas unidades operacionais necessitam de fontes de corrente elevada externa para realizar o seu ajuste A sinaliza o operacional do tipo mec nico com o a
50. o 64 ou 59G O rel dever poder ser alimentado pelas tens es das tr s fases origin rias de transformadores de potencial instalados em pelo menos um dos enrolamentos do transformador i Elemento de falha de disjuntor breaker failure o rel dever possuir esquema de falha de disjuntor interno ou l gicas que permitam a sua f cil implementa o Este elemento dever possuir l gicas de opera o que permitam a supervis o do estado do disjuntor atrav s de corrente e atrav s de contato auxiliar do mesmo j L gica program vel o rel dever permitir a programa o de fun es l gicas em adi o aos esquemas de prote o e controle pr programados combinando as vari veis internas entradas sa das e operadores l gicos N o ser o aceitos rel s que exijam a utiliza o de contatos de sa da como vari veis auxiliares e nem os que exigem liga es externas ao rel para a constru o das l gicas internas k Oscilografia o rel dever ser capaz de armazenar os valores das correntes nas tr s fases de todos os enrolamentos do transformador protegido as tens es de entrada nas tr s fases bem como os estados das vari veis internas entradas e sa das durante o processo de atua o do 34 COPEL 02 ESPECIFCA OT ONCA 122 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 23 56 rel Os per odos de pr
51. o prop sito de comprovar durante o curso todas as fun es descritas no manual o Fornecedor dever disponibilizar e utilizar pelo menos um rel de cada tipo e vers o de hardware e firmware que faz parte do fornecimento em conjunto com fontes de teste e demais dispositivos necess rios assim como demonstrar todos os c lculos essenciais para o estabelecimento dos valores de teste para as correntes tens es e demais grandezas parametriz veis 109 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 La 00000 20302 0110 11 10 56 Os participantes dever o receber c pias individuais das documenta es pertinentes ao curso ministrado O curso julgado pela COPEL como insuficiente para o cumprimento dos objetivos expostos nesta especifica o dever ser complementado ou repetido sem nus adicional Para tanto o curso ser avaliado pelos participantes imediatamente ap s o seu t rmino 110 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 11 56 REQUISITOS GERAIS DOS REL S 3 0 GENERALIDADES a O padr o t cnico a execu o os materiais e os artigos do fornecimento dever o ser da melhor qualidade em seus respectivos tipos tendo em vista os fins a que se destinam e dever o estar de acordo com as normas e pad
52. ou sinais nene 29 4 7 Rel de prote o de alimentadores para uso em cub culos 15 30 4 8 Rel de desequil brio para bancos de capacitores sse 34 50 JNSPECAOEENSAIOS aot ale data bad tid 35 5 1 CoridicOeS Qerals mi ee no d n dtd el tea red 35 5 2 Ensaios de recebimento de rel s eeeennnne nes 35 102 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 2z ESPECIRCA OT CNCA T CNICA RAR T COPEL 14 12 09 NEL S EN o 00000 20302 0110 11 3 56 5 9 Relat rios de ensaios 2 uie rro ea eene dre bte d eee de eder 36 5 4 JACOIA O e ede RO RO o nt nodos 36 5 5 RELO cene eR e oie ce 37 6 0 INFORMA ES A SEREM FORNECIDAS COM A 38 6 1 Folhas de caracter sticas t cnicas ssssssseeeee nennen 39 6 11 Preenchimento e asa errem een mre i emere PR es 39 6 1 2 Aceita o das caracter sticas 145 000400000 39 6 1 3 Garantia das caracter sticas propostas sese tenes 39 7 0 CARACTER STICAS T CNICAS DO REL DE PROTE O 40 7 1 Rel de dist ncia 21 para linhas de transmiss o de 69 kV e 138kV 40 7 2 Rel de dist ncia 21 para linhas de transmiss o de 230
53. por ciclo sendo que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 4 quatro registros com dura o m nima de 1 segundo cada Entradas cada rel dever possuir entradas digitais independentes e em n mero suficiente para a monitora o do estado das seccionadoras conectadas ao barramento principal e ao barramento de transfer ncia e do disjuntor de cada um dos circuitos conectados ao barramento da subesta o atrav s de contatos normalmente abertos tipo a e normalmente fechados tipo b O n mero total de entradas digitais dever ser definido em fun o do n mero total de circuitos conectados ao barrramento da subesta o e do seu arranjo t pico conforme indicado no item a anterior prevendo se futuras amplia es Rel s que possuam entradas digitais agrupadas ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL Tal an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel Sa das cada rel dever possuir pelo menos 2 dois contatos de sa da independentes para cada circuito conectado ao barramento protegido sendo que o n mero total de contatos de sa da dever ser definido em fun o do n mero total destes circuitos prevendo se futuras amplia es Rel s que possuam contatos agrupados ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL Tal an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel As carac
54. rel s de sobrecorrente Prote o diferencial com rel s de sobrecorrentes requer TCs ligando em cada fase de cada circuito em paralelo com um rel de sobrecorrente para aquela fase Na Figura 4 mostra a liga o diferencial b sica do barramento para uma fase de um sistema trif sico Em condi es normais o conjunto de liga o do sistema balanceado e n o h corrente chegar bobina de opera o do rel Para cargas grandes os TCs podem n o reproduzir a corrente prim ria precisamente e haver uma corrente de erro chegando ao rel Figura 4 Esquema b sico de prote o diferencial com rel s de sobrecorrente Fonte Horowitz e Phadke 2008 p 226 Ao ocorrer uma falha externa se todos os TCs reproduzirem a corrente prim ria o conjunto de liga o do sistema balanceado e nenhuma corrente passa pela bobina de funcionamento do rel No entanto se um dos TCs satura o conjunto de liga o ficar desbalanceado a corrente de erro fluir na bobina de funcionamento do rel e um trip incorreto ocorrer Quando ocorre uma falha interna 28 n esse balanceamento interrompido e a corrente flui atrav s da bobina de funcionamento Isso uma situa o de trip adequada apesar do desempenho incorreto do TC Geralmente esse tipo de prote o deve ser limitado para localiza es que s o eletricamente remotas das esta es geradoras que podem produzir correntes de faltas compensada por corrente cont
55. requisitos t cnicos que o rel de sobrecorrente deve possuir para agregar ao sistema de prote o e relativo aos elementos de sobrecorrente presente no rel de prote o devem contemplar a prote o de sobrecorrente de fase residual e de terra e de sequ ncia negativa tanto instant nea quanto temporizado e os elementos de sobrecorrente devem possuir independ ncia quanto ao seu bloqueio e complementando as fun es de prote o o rel multifun o necessita agregar fun es de sobrecorrente direcional de fase residual e de terra respectivamente respresentado pela numera o da tabela ANSI 67 67Q e 67G e monitoramento das falhas relacionadas na tens o as quais se resumem em dois tipos distintos ou seja sobretens o e subtens o respectivamente 59 e 27 Para complementar as fun es de prote o correlacionadas com a tens o do sistema necess rio atender a prote o de sobretens o residual e as prote es relacionadas com a corrente e tens o a frequ ncia deve ser monitorada pelo rel para que isso ocorra o rel deve possuir a fun o de subfrequ ncia e sobrefrequ ncia fun o 81 71 Orel deve ter a fun o de falha de disjuntor fun o BFO e verifica o de sincronismo fun o 25 e no quesito de oscilografia o rel deve realizar o monitoramento e o armazenamento dos valores de corrente e tens es de suas respectivas fases registrar os estados das vari veis internas entr
56. sendo que essa an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel As caracter sticas m nimas dos contatos do rel est o listadas abaixo v 1 Condu o cont nua 5A v 2 Fechamento e conduc o em 0 5 s 30A v 3 Interrup o com carga L R x 40ms em 125Vcc 0 25A 121 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA 00 T CNICA 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 22 56 4 3 REL DIFERENCIAL DE TRANSFORMADOR 87T O rel diferencial de transformador dever possuir no m nimo os elementos de prote o e requisitos constantes da rela o abaixo a Elemento diferencial com caracter stica de restri o percentual que n o deve operar indevidamente para altos valores de corrente passante pelo transformador resultantes de faltas externas sua zona de opera o Esse elemento do rel dever ser capaz de proteger um transformador trif sico ou banco de transformadores tanto de dois quanto de tr s enrolamentos b O rel deve incorporar sistema de bloqueio ou restri o por harm nicos que evite opera es indevidas pela corrente de magnetiza o inrush que aparece na energiza o de transformadores atrav s de detec o das componentes de segundo harm nico desta O rel tamb m dever permanecer est vel em condi es de sobreexcita o do transformador atrav s de detec o das componentes de quinto harm nico das
57. software de supervis o de protocolo DNP 3 0 atrav s da porta de comunica o traseira Os dados aquisitados por esse sistema supervis rio dever o ser verificados para comprovar sua compatibilidade com os demais dados do ensaio funcional 5 3 RELAT RIOS DE ENSAIOS O Fornecedor dever apresentar 2 duas vias dos relat rios de ensaios realizados em cada sistema de prote o Estes relat rios dever o conter o nome da COPEL e do Fornecedor o n mero da Ordem de Compra e da Ordem de Fabrica o local e data dos ensaios n mero de s rie do rel caracter sticas e quantidades dos rel s submetidos a ensaios e os resultados destes Todas as vias dos relat rios dever o ser assinadas pelo encarregado dos ensaios por um funcion rio categorizado do Fornecedor e pelo inspetor da COPEL No caso da COPEL dispensar a presen a do inspetor na inspe o e ensaios o Fornecedor dever apresentar al m dos referidos relat rios a garantia da autenticidade dos resultados Esta garantia poder ser dada num item do relat rio ou atrav s de um certificado devidamente assinado por funcion rio categorizado Em qualquer dos casos o Fornecedor dever apresentar um certificado atestando que o rel satisfaz a todos os requisitos desta especifica o e que esta de acordo com as modifica es ou acr scimos apresentados na proposta ou na Ordem de Compra 5 4 ACEITA O Caso menos de 5 do n mero de cada tipo de rel que faz parte do forn
58. tipo de contato normalmente aberto ou normalmente fechado l gica de seguran a do disjuntor interligador de barras acoplamento para garantir desligamento somente da barra sob defeito quando da ocorr ncia de faltas entre este disjuntor e o TC l gica de supervis o de TC aberto com bloqueio da fun o 87B a crit rio do usu rio l gicas de disparos separados para as fun es diferencial de barra 87B e falha de disjuntor BOBF detectores de corrente da fun o de falha de disjuntor possuem drop out de alta velocidade sendo insens veis aos transit rios p s falta que aparecem no secund rio dos TCs ap s a elimina o de faltas Subsidence Current Integra o 1 porta serial EIA 232 frontal 3 portas seriais EIA 232 traseiras e 1 porta Ethernet dual com a possibilidade de escolha com a configura o em porta para fibra ptica sincroniza o hor ria por IRIG B sinal de 1 kPPS garante precis o hor ria de 5 microsegundos sincroniza o hor ria por SNTP protocolos DNP3 0 ASCII Compressed ASCII Fast Meter Fast SER Fast Operate 61850 e DNP3 LAN WAN 82 F Outras Caracter sticas software para parametriza o AcSELerator servidor web permite aos usu rios a visualiza o de ajustes sequencial de eventos SER estados e medi es via rede Ethernet com verifica o de senha de acesso e software de alarme de oscilografia com a possibilidade de abrir m ltiplas oscilograf
59. transformadores de corrente 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA 00 T CNICA 127 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 28 56 Deve possuir um sistema de supervis o que detecte aberturas acidentais dos secund rios dos transformadores de corrente e possibilite o bloqueio do elemento diferencial caso isto ocorra Deve operar para faltas internas em um tempo menor que 20 ms Deve possuir esquema de falha de disjuntor com acionamento independente para cada um dos circuitos conectado ao barramento protegido O software para configurac o completa do rel diferencial de barras deve ser fornecido O fornecedor dever prover treinamento e recursos para que o usu rio possa realizar paramentriza o completa do rel sem necessidade de suporte ou a presen a do fabricante toda vez que for necess rio a modifica o dos ajustes do rel ou a configura o do rel para uma nova subesta o Oscilografia O rel dever ser capaz de armazenar os valores das correntes de todos os circuitos conectados ao barramento protegido bem como os estados das vari veis internas entradas e sa das durante o processo de atua o do rel Os per odos de pr e p s falta dever o poder ser configurados nos rel s com os crit rios adotados pela COPEL A taxa de amostragem dos sinais apresentados nos registros oscilogr ficos n o dever ser inferior a 16 amostras
60. y y y I Ip TN 1 2x2 X Vg 2X IR 2 y y y r 2 2 1 gt 1 V axVgactbxXlg l cXVgctdXlg 4 axd bxc V b oy j 4 5 a V 4 5 Substituindo se valores vem E axa bxc 14zx2 x 1 zx2 zx 2x2 2 4 V 1 2 2 2 Pisces _ 9 97 I 2x 2 2 1 2 2 MODELAGEM PARA LINHAS LONGAS As linhas de transmiss o considerada longas s o as que possuem um comprimento superior a 240 km neste caso consideram se os par metros das linhas distribu dos por ela toda resultando em equa es diferenciais parciais as quais s o ajustadas ao modelo de pi equivalente como mostra a Figura B 3 Ig Figura B 3 Modelo de linha longa Fonte Borges 2015 p 5 Zequivalente 2 yxi y tanh yx Yequivalente y Jz X y constante de propaga o Z zxle Y yxl ondel o comprimento da linha de transmiss o 98 AP NDICE C PRINCIPAIS FUN ES DA PROTE O EM BARRAMENTO As principais fun es da prote o em barramento conforme Mamede Filho e Mamede 2011 p 485 N mero 46 50 5ON 51 51N 50Q 51Q 64 67G 86 87B Func o Protec o de fase aberta desbalanceamento de corrente Protec o instant nea de fase Protec o instant nea de neut
61. 1 Corrente na fase A S 2 Corrente na fase B 5 3 Corrente na fase C S 4 Corrente no neutro Oscilografia o rel dever ser capaz de armazenar os valores das correntes nas tr s fases e de neutro bem como os estados das vari veis internas entradas e sa das durante o processo de atua o do rel Os per odos de pr e p s falta dever o poder ser configurados nos rel s com os crit rios adotados pela COPEL A taxa de amostragem dos sinais apresentados nos registros oscilogr ficos n o dever ser inferior a 16 amostras por ciclo sendo que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 4 quatro registros com dura o m nima de 1 segundo cada Entradas cada m dulo dever possuir pelo menos 6 seis entradas digitais independentes Sa das cada m dulo dever possuir pelo menos 4 quatro contatos de sa da independentes As caracter sticas m nimas dos contatos do m dulo de transfer ncia de comandos est o listadas abaixo v 1 Condug o cont nua 5A v 2 Fechamento e condu o em 0 5 s 30A A v 3 Interrup o com carga L R lt 40ms 125Vcc 0 25 133 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 EE NEA 00000 20302 0110 11 34 56 4 8 REL DE DESEQUIL BRIO PARA BANCOS DE CAPACITORES O rel de desequil brio para bancos de capacitores dever possuir no m nimo os elementos de prote o
62. 240 Vca Configura o do cart o de entrada 1 de S tr s fase 5A CA Canais de corrente S T U T tr s fase 5A U tr s fase 5 Configura o de canais de entrada 2 de W tr s fase 5A CA Canais de corrente W X Y 3 4 X tr s fase Y Neutro x 3 5 Protocolos de comunica o Ethernet FTP Telnet Synchrophasors DNP3 LAN WAN e IEC 61850 70 Tabela 5 Adaptado do descritivo t cnico SEL 487E Portas de conex o Ethernet Placa Ethernet com duas conex es de 100BASE SE FX Tens o de entrada de placa m e 125 Vcc Tipo de montagem Montagem do tipo Hack Tamanho de Chassi 6U at 1 uma entradas sa das digitais adicional Entradas sa das digitais da posi o B Placa adicional com 8 entradas opto isoladas ou para Chassis 6U ou 7U n o e 8 sa das de alta capacidade de interrup o e alta velocidade 10 125Vcc L R 40ms tempo de opera o 10 microsegundos Tens o de entrada das entradas sa das 125 Vcc digitais da posic o B Fonte Adaptado Schweitzer 2013 5 3 REL DE SOBRECORRENTE PARA PROTE O DE TRANSFORMADORES Como complemento a prote o diferencial de transformadores a COPEL solicita em seu sistema de prote o do Bay de transformador de pot ncia um rel com a fun o especifica de desempenhar a prote o de sobrecorrente Conforme an lise da especifica o t cnica segue alguns
63. 4 12 09 EE S NN 00000 20302 0110 11 15 56 COPEL Caso existam duas ou mais vers es de software para desempenhar as fun es acimas descritas A COPEL reserva se o direito de escolha daquele me melhor a ela convier Fica reservado COPEL o direito de solicitar amostras dos rel s propostos e ou os respectivos softwares para submet los a ensaios e testes durante a an lise das propostas 3 2 CONDI ES AMBIENTAIS Os rel s dever o ser adequados para operar nas seguintes condi es ambientais Altitude at 1000m b Temperatura m xima anual 55 Temperatura m nima anual 0 d Temperatura m dia em 24h 30 Umidade relativa at 95 sem condensa o Dever ser dada nfase ao fato que o clima altamente favor vel corros o e forma o de fungos 3 3 TENS ES DE ALIMENTA O a Tens o nominal 125VDC b Tens o m nima 105VDC c Tens o m xima 137 5VDC 3 4 VALORES NOMINAIS DOS TCS E TPS a Tens o secund ria nominal de TPs 115V fase fase 66 4V fase neutro b Corrente secund ria nominal de TCs 5A 3 5 CAPACIDADE T RMICA Todos os rel s ligados a secund rios de transformadores de corrente dever o possuir pelo menos as seguintes caracter sticas a Capacidade t rmica em regime permanente gt 10A em qualquer ajuste b Capacidade t rmica de curta dura o 15 gt 250A em qualquer ajuste c Capacidade din mica 0 5 ciclo 2 750A pico 115
64. 5 2 05 3 05 4 05 ou 5 05 dependente da frequ ncia de conex o da entrada IRIG B ao receptor de Global Positioning System GPS garante que todos os rel s estar o amostrando de forma sincronizada o que permite uma an lise sist mica de ocorr ncias sequ ncia de eventos com capacidade de armazenar os ltimos 1000 eventos localizador de faltas indica o em quil metro ou 96 monitoramento do sistema de alimenta o auxiliar em corrente continua CC para 2 bancos de baterias fornecendo alarme para sub ou sobretens o falha a terra Ripple monitoramento de desgaste dos contatos do disjuntor por p lo contador de opera es monitoramento das bobinas do disjuntor monitoramento de discrep ncia de p los p lo Scatter tempo de opera o el trico tempo de opera o mec nico tempo de inatividade tempo de 61 opera o do motor corrente interrompida com programa o de valores limites para prop sitos de alarme monitoramento t rmico de linhas de transmiss o D Fun es de Controle n mero de entradas bin rias e contatos de sa da com padr o de 7 entradas e 8 sa das digitais sendo 3 de alta capacidade de interrup o de corrente com a possibilidade de expans o para at duas placas de n Out adicionais 8 bot es frontais exclusivos para programa o de fun es para controle tais como abrir ou fechar o disjuntor e ou seccionadoras local ou remoto habilita ou desa
65. 52a e 52b aberto fechado p 1 2 Estado da chave local remota p 1 3 Estado do bloqueio de religamento p 1 4 Estado do bloqueio de neutro p 1 5 Estado do bloqueio de SEF ou SGF p 1 6 Alarme de falta de alimenta o CC p 1 7 Abertura por fase 50 51F p 1 8 Abertura por neutro 50 51N p 1 9 Abertura pelo SEF ou SGF ajuste sens vel de neutro As atuag es de fase neutro e SEF devem sinalizar quando houver abertura no disjuntor e n o a cada vez que a corrente atingir o valor de pick up sem necessariamente provocar a abertura do circuito p 1 10 p 1 11 Estado do grupo de ajuste normal ativado desativado p 1 12 Bloqueio por fim de seq ncia de religamento Estado do grupo de ajustes alternativo 1 ativado desativado p 1 13 Problema no rel de prote o p 1 14 Falha de abertura do mecanismo por sobrecorrrete 50BF p 1 15 Estado do bloqueio da prote o p 2 Telecomandos p 2 1 Comando de abertura q 131 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA T CNICA 14 12 09 00000 20302 0110 11 32 56 p 2 2 Comando de fechamento p 2 3 Comando de bloqueio desbloqueio da prote o p 2 4 Comando de bloqueio desbloqueio de religamento p 2 5 Comando de bloqueio desbloqueio de neutro p 2 6 Comando de bloqueio desbloqueio do ajuste de neutro sens vel SGF ou SEF p 2 7 Mudan a de grupos d
66. DICE B MODELGEM DE LINHAS CURTAS M DIAS E LONGAS B 1 MODELAGEM PARA LINHAS CURTAS As linhas de transmiss o consideradas linhas curtas s o as linhas com comprimento de at 80 km neste caso a capacit ncia da linha de transmiss o por ser pequena pode ser desprezada sendo a linha de transmiss o representada pelos par metros s rie da resist ncia e da indut ncia na FIGURA B 1 tem se o modelo de linhas curtas joxL I r In Figura B 1 Modelo de linha curta Fonte Borges 2015 p 5 Da Figura D 1 pode se tirar as seguintes equac es z r tjoxL I Ik Vs 2 Explicitando se as vari veis receptora vem Vs 2 Is B 2 MODELAGEM PARA LINHAS M DIAS entre 80 e 240 quil metro As linhas de transmiss o consideradas m dias s o as linhas que possuem um comprimento entre 80 e 240 quil metro neste caso considera se a capacit ncia da linha de transmiss o concentrada em ambas as extremidades da mesma A linha representada pelo modelo pi nominal como mostra a Figura B 2 96 Figura B 2 Modelo de linha m dia Fonte Borges 2015 p 5 Da Figura D 2 pode se tirar as seguintes equac es Vs lL lp 5 Substituindo se a corrente 1 equa o acima e agrupando termos vem y 1 7 2 Ip ig d m X Vg Substituindo se na equa o a corrente I e a tens o V e agrupando termos vem
67. INHAS DE TRANSMISS O 94 AP NDICE MODELGEM DE LINHAS CURTAS M DIAS E LONGAS 95 AP NDICE C PRINCIPAIS FUN ES DA PROTE O EM BARRAMENTO 98 AP NDICE D PRINCIPAIS FUN ES DA PROTE O EM TRANSFORMADOR 99 ANEXO ESPECIFICA O T CNICA COPEL REL S DE PROTE O 100 1 INTRODUCAO 11 TEMA Devido import ncia das Subesta es El tricas SEs o uso de uma filosofia de protec o tecnicamente vi vel faz se indiscutivelmente necess rio assim sendo as protec es em SE est o em constante evoluc o com desenvolvimento de novas tecnologias A prote o em SE realizada atrav s de um conjunto de equipamentos respons veis para tal fun o dentre eles os principais s o os rel s pois visam garantir a confiabilidade seletividade seguran a e funcionalidade do sistema a fim de que todo o Sistema El trico de Pot ncia SEP esteja protegido contra faltas internas ou externas de modo a evitar minimizar e isolar danos ao mesmo A evolu o dos rel s de prote o est dividida em tr s fases a primeira gera o composta pelos rel s eletromec nicos a segunda gera o pelos rel s est ticos e a terceira gera o pelos rel s digitais ou rel s microprocessados Os rel s de prote o t m fun o de identificar os defeitos atuar disparando alarmes sinaliza es e abrindo disjuntores trip os rel s devem estar em atividade con
68. NORMAS T CNICAS ABNT 10898 3 11 Ilumina o de Emerg ncia Rio de Janeiro 1999 BARBOSA Daniel Rel s Num ricos de Prote o Dispon vel em lt http Isee sel eesc usp br index php option com content amp view article amp id 9 reles numericos de protecao amp catid 8 protecao digital de sistemas eletricos de potencia amp ltemid 18 gt Acesso em 10 de jun 2013 BASKSHI Uday A BASKSHI Mayuresh V Transmission and distribution of electrical power 3 ed India Technical Publications Pune 2009 BASKSHI Uday BASKSHI Mayuresh V Power system 1 ed India Technical Publications Pune 2009 BAILEY David WRIGHT Edwin Practical Scada For Industry Australia Elsevier 2003 BECHARA R BRAND O JR A F An lise de falhas em transformadores de pot ncia e seus mecanismos de ocorr ncia Dispon vel em lt http www labplan ufsc br congressos XIII9620Eriac A2 A2 108 pdf2 Acesso em 10 de jun 2013 BERNARDES Fernanda Novas tecnologias podem minimizar o risco de blecautes Interface SEL Campinas Janeiro Fevereiro 2013 Edi o 21 88 CAMINHA Amadeu C Introdu o prote o dos sistemas el tricos 1ed S o Paulo Edgard Blucher Ltda 1977 COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA COPEL Rel s de prote o especifica es t cnicas Dispon vel em http www copel com hpcopel root pagcopel2 nsf 0 2BCDE94D26933AA403257810 0062031 E FILE 00000 20302 0110 R10 pdf gt Acess
69. NSFORMADORES O rel de sobrecorrente dever possuir no m nimo os elementos de prote o e requisitos constantes da relac o abaixo a Elementos de sobrecorrente de fase o rel dever possuir pelo menos um elemento instant neo um de tempo definido e um de tempo inverso ajust veis de forma independente b Elementos de sobrecorrente residual e de terra o rel dever possuir pelo menos um elemento instant neo um de tempo definido e um de tempo inverso ajust veis de forma independente Elementos de sobrecorrente de sequ ncia negativa o rel dever possuir pelo menos um elemento instant neo um de tempo definido e um de tempo inverso ajust veis de forma independente d Os elementos de sobrecorrente instant neos de tempo definido de tempo reverso dever o ser bloque veis de forma independente e O rel dever possuir faixa de ajustes para os elementos de sobrecorrente de fase de tempo inverso e de tempo definido no m nimo entre 0 5 e 6A em valores secund rios f Orel dever possuir faixa de ajustes para os elementos de sobrecorrente instant neos de fase no m nimo entre 5 0A e 50A em valores secund rios 0 Orel dever possuir faixa de ajustes para os elementos de sobrecorrente residuais e de terra de tempo inverso e de tempo definido no m nimo entre 0 5A a 2 0A em valores secund rios h Orel dever possuir faixa de ajustes para os elementos instant neos residuais e de terra no m nimo e
70. Q diferencial de sequ ncia negativa alta sensibilidade na detec o de faltas entre espiras 50 51 sobrecorrente de fase instant nea e temporizada para cada lado do transformador 50 51G sobrecorrente residual instant nea e temporizada para cada lado do transformador 50 51Q sobrecorrente instant nea e temporizada de sequ ncia negativa para cada lado do transformador 50 51N sobrecorrente para prote o de neutro do transformador 51S sobrecorrente cuja grandeza selecionada pelo usu rio corrente de fase corrente m xima corrente combinada entre duas entradas e correntes sequ ncia positiva negativa e zero 51V C sobrecorrente temporizada com restri o controle de tens o 67 67G 67Q sobrecorrente direcional de fase residual de sequ ncia negativa 67N sobrecorrente direcional de neutro 32 direcional de pot ncia 66 50 62BF falha de disjuntor para cada lado do transformador REF 67G prote o restrita de falta a terra REF 46 desbalango de corrente 24 volts heriz 27 59 subtens o e sobretens o 59G sobretens o residual 59Q 47 sobretens o de sequ ncia negativa revers o de fases 81 sub sobrefrequ ncia 49T prote o t rmica opcional atrav s de RTD s 49 prote o imagem t rmica c lculo de ponto quente dos enrolamentos do transformador 5 2 1 Caracter sticas B sicas do Rel SEL 487E A Controlador de Bay arran
71. Q dever o possibilitar o disparo monopolar d Elementos de dist ncia o rel dever ser adequado para proteger linhas de transmiss o em sistemas de 230 kV com neutro solidamente aterrado e dever possuir pelo menos 4 quatro zonas com caracter stica mho ou poligonal para detec o de faltas entre fases fun o 21 e pelo menos 4 quatro zonas de prote o com caracter stica mho ou poligonal para detec o de faltas envolvendo a terra fun o 21N Pelo menos uma das zonas de prote o de dist ncia de fase e de terra dever poder operar em sentido reverso Os ajustes dos elementos de prote o de dist ncia para faltas entre fases e para faltas envolvendo a terra dever o ser independentes e Tempo t pico de opera o das zonas de prote o instant neas m ximo de 35 ms f Bloqueio por oscila o de pot ncia out of step blocking fun o 68 este elemento dever bloquear a atua o dos elementos de dist ncia 0 Disparo por perda de sincronismo out of step tripping fun o 78 h Teleprote o o rel dever possibilitar a escolha do esquema de prote o assistido por canal de comunica o a crit rio do usu rio Os elementos direcionais de sobrecorrente residual 67N e de sequ ncia negativa 67Q dever o estar dispon veis e serem em n mero suficiente para utiliza o nos esquemas de teleprote o Entre os esquemas dispon veis no rel dever o estar inclu dos no m nimo os esquemas listado
72. S Em meados do s culo XX os problemas b sicos de grandes opera es el tricas j haviam sido estudados e resolvidos entretanto n o existia o controle e automa o de processos com a intensidade existente hoje A partir de 1980 com a ascens o e evolu o do microcontrolador a automa o se instaurou de forma expressiva at se torna soberana com isso substituiu os m todos antigos que utilizavam instrumentos mec nicos sistemas hidr ulicos pneum ticos e em seguida perdeu lugar para a eletr nica anal gica A evolu o dos microprocessadores est evidente no dia a dia j se percebe os tamanhos dos computadores que est o diminuindo exorbitantemente a cada gera o a capacidades de processamento de alto desempenho e consumo m nimo de energia SEL 2013 Os rel s microprocessados foram apenas o primeiro passo para evolu o na automa o de subesta es Uma SE automatizada dotada de dispositivos denominados como nteligent Electronic Devices IEDs em consequ ncia de serem dispositivos inteligentes em fun o da automa o s o elementos que possuem caracter sticas de prote o controle monitora o medi o e comunica o A automa o em SEs traz muitas vantagens segundo Silva 2002 p 15 com redu o da quantidade e do tempo de interrup es por meio da supervis o direta e em tempo real do sistema el trico igualmente tem se melhoria da qualidade operacional Devido ao fato da automa o
73. S EM SISTEMAS DE PROTE O EL TRICOS 38 83 DISPOSITIVOS s htt ed tet ae 40 3 4 CARACTER STICAS E PRINCIP OS B SICOS DOS TIPOS DE REL S 42 3 4 1 REL S ELETROMEC NICOS DE INDU O eeeee essa snas ssa a sanas saa asas asas daas assa saa 42 24 2 uBEL S ELETRONICOS UEM MeL MED cire 44 3 4 3 REL S DIGITAIS OU 55 85 0 trr series natn nnns 47 4 AUTOMA O DE SUBESTA ES EL TRICAS PROTOCOLO DE COMUNICA O 51 4 1 AUTOMA O DE SUBESTA ES EL TRICAS eee 51 4 2 PROTOCOLOS DE COMUNICA O teatrais 52 4 2 1 NORMA INTERNACIONAL ELETROTECHNICAL COMISSION 61850 52 43 SUPERVISORY CONTROL AND DATA 0 54 5 ESTUDO T CNICO ese ies e eite d nara dna 56 5 1 REL DE DIST NCIA 21 PARA APLICA O EM LINHAS DE 230 56 5 2 REL DE PROTE O DIFERENCIAL DE TRANSFORMADOR 87 63 5 3 REL DE SOBRECORRENTE PARA PROTE O DE TRANSFORMADORES 70 5 4 REL DE PROTE O DIFERENCIAL PARA APLICA O EM BARRAMENTOS 77 6 CONCLUS O eiae etiem ubica eae 84 12 zi zziz e RM 87 AP NDICE A PRINCIPAIS FUN ES DA PROTE O EM L
74. STEVENSON 1986 p 1 Na ltima d cada os rel s microprocessados tonaram se mais vantajosos com rela o aos rel s eletromec nicos devido ao custo de projeto e pouca necessidade de manuten o Segue abaixo as principais mudan as e melhorias para o uso dos rel s microprocessados e custo de instala o reduzido e custo de manuten o reduzido e flexibilidade de aplica o e fun es de controle e monitora o aprimoradas Percebeu se que ao longo dos anos houve uma pequena renova o dos engenheiros formados com nfase em SEP A Gera o Baby Boomer prestes a se aposentar possui uma riqueza de conhecimentos e experi ncias necess rios para suportar sistema de pot ncia atual Isso representa um desafio em rela o a encontrar substitutos e transferir os conhecimentos de forma adequada O n mero de graduados em engenharia e de trabalhadores capacitados que est o entrando na for a de trabalho pode n o ser compat vel com o n mero iminente de aposentadorias GRICE PEER MORRIS 2010 p 1 Este trabalho visa indicar um estudo t cnico fundamentado na utiliza o rel s microprocessados e multifuncionais na prote o de sistemas el tricos tendo como base um estudo de uma SE de alta tens o e as ETs da COPEL aplicada a rel s de prote o Al m disso deseja se criar um v nculo acad mico e profissional visto que a rea de SEP como um todo n o apenas a parte de prote o necessi
75. UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN DEPARTAMENTO ACAD MICO DE ELETROT CNICA CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL EL TRICA NFASE ELETROT CNICA DANIEL FIORINI DA SILVA LIN YU MING PEDRO HENRIQUE DE ALMEIDA SISTEMA DE ATRAV S DO USO DE REL S MICROPROCESSADOS PARA SUBESTAC ES EL TRICAS DE ALTA 5 PADR O COPEL TRABALHO DE CONCLUSAO DE CURSO 2 CURITIBA 2014 DANIEL FIORINI DA SILVA LIN YU MING PEDRO HENRIQUE DE ALMEIDA SISTEMA DE ATRAV S DO USO DE REL S MICROPROCESSADOS PARA SUBESTAC ES EL TRICAS DE ALTA 5 PADR O COPEL Proposta de Trabalho de Conclus o de Curso de Gradua o apresentado disciplina de Trabalho de Conclus o de Curso 2 do Curso de Engenharia El trica DAELT da Universidade Tecnol gica Federal do Paran UTFPR como requisito parcial para obten o do t tulo de Engenheiro Eletricista Orientador Prof Dr Paulo C cero Fritzen CURITIBA 2014 AGRADECIMENTOS Agradecemos a Deus pelo dom da vida e da intelig ncia que nos guiou at essa etapa final do curso Agradecemos a nossas fam lias pela oportunidade de estudar pelos apoios incondicionais nos momentos dif ceis sempre nos incentivando a continuar essa caminhada para a busca de conquistas para nosso futuro Ao professor Dr Paulo Cicero Fritzen pela sua grande colabora o orienta es pacientes principalmente na rea prote o de sistemas el tricos para de
76. X1 Produto SEL 451 5 Configura o de Produto Categoria Sele o Firmware Standard Substitui SEL 451 2 and SEL 451 4 Alimenta o 125 250 Vcc ou 120 240 Vca Tipo de conector Bloco Terminal Parafuso Sem prote o contra agentes qu micos Corrente de entrada secundaria do 5 A Fase TC Tens o de entrada secundaria do TC 300 V Fase M ximo neutro estrela Protocolo de comunica o Ethernet FTP Telnet Synchrophasors DNP3 LAN WAN e IEC 61850 Portas de conex o Ethernet Placa Ethernet com duas conex es de 100BASE SE FX Tens o de entrada de placa m e 125 Vcc Tipo de montagem Montagem Horizontal em Painel Tamanho de Chassi 5U at 2 duas entradas sa das digitais adicionais Entradas sa das digitais da posi o B para Chassis 4U ou 5U Placa adicional com 24 entradas opto isoladas 8 sa das sendo 6 de alta capacidade de interrup o e alta velocidade 10A 125Vcc L R 40ms tempo de opera o 10 microsegundos Tens o de entrada das entradas sa das digitais da posi o B 125 Vcc 77 Tabela 6 Adaptado do descritivo t cnico SEL 451 Entradas sa das digitais da posi o Placa adicional com 24 entradas opto isoladas e 8 C para Chassis 5U apenas sa das sendo 6 de alta capacidade de interrup o e alta velocidade 10A 125Vcc L R 40ms tempo de opera o 10 microsegundos Tens o de en
77. a unidade correspondente do Sistema Internacional de Unidades Todas e quaisquer instru es escritas e apresentadas pelo Fornecedor tais como cartas artigos publica es cat logos relat rios de ensaios dizeres em desenhos devem ser redigidos nos idiomas portugu s ou ingl s O Fornecedor estrangeiro deve providenciar int rpretes da l ngua portuguesa para tratar com os representantes da COPEL no local de contatos em qualquer poca 106 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 Lo s 00000 20302 0110 11 7 56 2 66 GARANTIA Todos os componentes dos rel s mesmo que n o sejam de fabrica o do Fabricante desses ser o garantidos pelo Fornecedor contra falhas ou defeitos de projeto materiais e m o de obra durante 120 meses a partir da entrega CIF dos rel s O Fornecedor dever a qualquer tempo quando notificado pela COPEL e antes de expirado o citado per odo de garantia efetuar prontamente a substitui o de todo o rel no sentido de sanar todos os defeitos imperfei es ou partes falhas de materiais ou de fabrica o que venham a se manifestar sendo que todas as despesas com material transporte m o de obra ensaios etc necess rios ao desempenho operacional satisfat rio do rel correr o por conta do Fornecedor O fornecimento do rel em substitui o ao defeituoso dever ocorrer dentro de um praz
78. a modelo de rel fornecido o fornecedor dever entregar c pias impressas dos manuais completos na vers o existente mais atualizada na quantidade estipulada pela regra abaixo De 1 a 5 rel s 3 manuais De 6 a 10 rel s 5 manuais De 11 a 20 rel s 8 manuais Acima de 20 rel s 10 manuais Cada conjunto de manuais dever conter no m nimo o seguinte 2 7 1 Instru es de opera o e manuten o a Instru o para coloca o em servi o b Instru o para opera o via painel frontal e software 107 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 ESPECIFCA OT ONICA T CNICA 14 12 09 Lo 00000 20302 0110 11 8 56 Instru o para envio e recep o de ajustes d Instru o para ensaios funcionais e Instru o para manuten o preventiva e corretiva f Instru o para armazenagem e transporte 2 7 2 Manuais t cnicos a Descri o detalhada de todos os elementos de prote o contidos no rel o Esquemas l gicos de todos os elementos de prote o contidos no rel O Caracter sticas t cnicas dos rel s dispositivos e acess rios Valores garantidos de faixa de atua o e precis o de todos os elementos de prote o Exemplos de aplica o do rel no sistema el trico Esquemas de liga o t picos 2 8 EMBARQUE E ENTREGA 2 8 1 Responsabilidade Ser de responsabilidade
79. a os IEDs de prote o se tornaram dispositivos compostos e divididos em classes hier rquicos de prote o dentro de uma subesta o DUARTE 2012 p 14 A comunica o na NORMA IEC 61850 atrav s de redes de fibra ptica e wireless devido a esse fato comunica o proporciona conforme citam Kimtura et al 2008 p 2 a redu o significativa na quantidade de cabos a serem utilizados facilitando o comissionamento e reduzindo a probabilidade de falhas automatiza o dos pain is de controle e a troca de chaveamentos por circuitos l gicos concomitantemente ocorreu uma diminui o no uso interface e equipamentos intermedi rios gateway concentradores e conversores Interoperabilidade conceitua principal caracter stica da norma IEC 61850 prop e uma Arquitetura de Comunica o nica entre todos os dispositivos independente da fun o que este exerce na subesta o ou de seu fabricante OLIVEIRA 2013 esta tecnologia propiciou a padroniza o na comunica o dos IEDs A norma IEC 61850 definiu que o conjunto de dados e servi os incluindo as mensagens seja mapeado utilizando protocolos e servigos dispon veis no mercado e amplamente difundidos como o MMS Manufacturing Message Specification o TCP IP Transmission Control Protocol Internet Protocol que orientado conex o UDP IP User Datagram Protocol Internet Protocol que n o orientado conex o al m da rede Ethernet PEREIRA 2009 E
80. adas e sa das durante a atua o do rel A taxa de amostragem dos sinais apresentados nos registros oscilogr ficos n o dever ser inferior a 16 amostras por ciclo sendo que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 4 quatro registros com dura o m nima de 1 segundo cada e para comandos e controles necess rio que o rel possua 22 entradas e 28 sa das digitais em caso de amplia o da SE o rel deve possuir canais para comunica o com m dulos de amplia o de entradas e sa das digitais Com todos os requisitos t cnicos apresentados um rel multifuncional de prote o que se adequaria aos requisitos t cnicos presentes na ET da COPEL o Rel SEL 451 5 ilustrado na Figura 20 para prote o automa o e controle de diversos equipamentos de subesta o de qualquer n vel de tens o linhas de transmiss o banco de capacitores filtro de harm nicos reatores transformadores alimentadores etc neste caso transformador para at 2 disjuntores de um mesmo terminal Figura 20 Ilustra o SEL 451 Fonte Schweitzer 2013 72 Este equipamento possui a possibilidade de implementa o das seguintes fun es de prote o 50 51 sobrecorrente de fase instant nea e temporizada 50 51G sobrecorrente residual instant nea e temporizada 50 51Q 46 sobrecorrente instant nea e temporizada de sequ ncia negativa 51V C sobrecorrente temporizada com restri o controle de
81. adequar as existentes o que permite a utiliza o do rel em sistemas com requisitos complexos tais como fun es de verifica o de sincronismo e religamento em que se exige extrema flexibilidade e precis o programa o de at 32 mensagens para serem exibidas no display grupos de ajustes controle de torque das fun es de sobrecorrente 30 anunciador 69 inibi o de fechamento 86 reten o de sinal de disparo 75 D L gicas Adicionais compensa o do tempo de fechamento do disjuntor na l gica de sincronismo trecho morto stub bus zona Morta end zone energiza o sob falta switch onto fault invas o de carga oad encroachment protocolo Mirrored Bits para a comunica o direta rel a rel controle ou teleprote o sem a necessidade do equipamento teleprote o PUTT POTT DCUB DCB DTT etc ou l gica program vel controle de bancos de capacitores pot ncia tens o hor rio controle do comutador de TAPs tens o hor rio dia detetores de corrente da fun o de falha de disjuntor possuem drop out de alta velocidade sendo insens veis aos transit rios p s falta que aparecem no secud rio dos TCs ap s a elimina o de faltas Subsidence Current E Integra o 1 porta serial EIA 232 frontal 3 portas seriais EIA 232 traseiras 1 cart o Ethernet SEL 2701 sendo que o cart o ethernet pode ser em fibra ptica ou em cabo met lico com conector RJ 45
82. al combinada A prote o diferencial combinada geralmente aplicada em SE pequenas a qual a prote o do alimentador da SE a mesma do lado prim rio do transformador Como pode ver na Figura 6 uma aplica o com um alimentador prim rio de entrada um transformador de pot ncia e v rios alimentadores de distribui o em uma SE 30 o Falha externa barra Pd TC4 ITS IT l 52 Carga do sistema el trico 2 LLJ 4 TR 1 17 2 m bw Falha interna barra Figura 6 Esquema b sico de prote o diferencial combinada com um alimentador de entrada Fonte Mamede Filho e Mamede 2011 p 508 2 1 3 2 Diferencial em Barramento Distribu da ou Concentrada Em prote o diferencial de Barras a arquitetura de prote o pode ser apresentada de duas maneiras distintas sendo distribu da ou concentrada Primeiramente a arquitetura distribu da consiste em uma filosofia onde os rel s de protec o que realizar o a protec o do barramento encontram se junto ao conforme Prazeres p 7 o parcela da SE onde existem os equipamentos dispositivos respons veis pelo bom funcionamento do transformador de pot ncia linha de transmiss o e barramento Bay possuir um IED de prote o o qual ser conectado a uma Unidade Central de processamento atrav s de cabos de fibras pticas conforme apresentado na Figura 7 A Unidade Central de proc
83. am a mesma vers o de hardware que aqueles que foram propostos para fornecimento Se em qualquer poca durante a vig ncia do contrato de fornecimento for proposta modifica o configurac o do hardware dos rel s adquiridos essa somente ser aceita pela COPEL mediante a apresenta o dos atestados de conformidade referentes aos rel s com o hardware alterado A n o apresenta o dos atestados implicar na n o aceita o da proposta O Proponente fica sujeito caso a COPEL assim o determine a comprovar a compet ncia da entidade certificadora que atestou seus produtos Caso seja demonstrada a sua incapacidade em emitir os referidos atestados a proposta ser automaticamente desconsiderada Os atestados de conformidade com normas comprovadamente equivalentes s solicitadas poder o ser aceitos a crit rio da COPEL 2 4 COMPROVA O DE FORNECIMENTOS ANTERIORES O Proponente dever apresentar juntamente com a proposta declara o de empresa p blica ou privada de transmiss o ou distribui o de energia el trica comprovando que a totalidade dos produtos ofertados em sua proposta ou pertencentes a mesma fam lia desses produtos est o em opera o efetiva e satisfat ria por um per odo n o inferior a seis meses 2 5 UNIDADES DE MEDIDA E IDIOMA Ser o usadas as unidades componentes do SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES Qualquer valor indicado por conveni ncia em outro sistema de unidades deve tamb m ser expresso n
84. as de diferentes comprimentos e caracter sticas de linhas de transmiss o Atualmente necess rio definir corretamente o tipo de aplica o que a prote o ir desempenhar relacionada com a caracter stica de linha Primeiramente deve se determinar o tipo da linha de transmiss o a partir do valor do SIR Source Impedance Relation segundo estabelecido na norma IEEE C37 113 e nas metodologias de rede da ONS Em resumo o SIR calculado atrav s da divis o entre a imped ncia da fonte anterior ao rel e a imped ncia da linha em quest o conforme apresentado na formula a seguir 75 SIR 7r Onde ZS Imped ncia da fonte Source e ZL Imped ncia total da linha de transmiss o Calculado o SIR realiza se uma compara o do valor encontrado conforme os par metros apresentados adiante e desta forma determinamos se a linha de transmiss o curta m dia ou longa 25 e linha SIR gt 4 e linha longa SIR s 0 5 e linha m dia 0 5 SIR 4 Como conclus o caso o valor do SIR seja acima 4 conclui se que a linha de transmiss o curta na qual sua fonte anterior ao rel de baixo valor desta forma para garantir a seletividade do sistema de protec o pois a corrente de falta de fraca contribui o recomenda se a aplica o da prote o diferencial de linha segundo a tabela ANSI fun o 87L Se analisar um SIR menor ou de igualdade a 0 5 pode se concluir que se trata
85. as partes componentes do sistema eliminar ou reduzir as faltas e permitir o estabelecimento de alternativas para o suprimento de energia el trica Basicamente se caracteriza por tr s fun es transformar o n vel de tens o a fim de abaixar ou elevar de modo adequado s conveni ncias de transmiss o distribui o e consumo regular os n veis de tens o com a inten o de permanecer nos n veis que caracteriza SEP e al m disso o chaveamento que atrav s de equipamentos que permitem a conex o e desconex o de ramifica es do sistema de pot ncia com o prop sito de realizar a prote o de todo o SEP Os principais equipamentos de uma SE s o os transformadores de for a transformador de corrente TC transformadores de potencial TP reguladores de tens o chaves seccionadoras disjuntores para raios e os rel s de prote o As SEs s o distintas entre si devido a variadas aplica es contudo para manter todo o sistema el trico operando em perfeitas condi es o sistema de prote o el trico se faz necess rio al m do mais este tem como objetivo de assegurar a integridade equipamentos e a terceiros segundo Mamede Filho e Mamede 2011 p 289 para definir suas configura es fazem necess ria an lise de custo versus benef cio que dependem do n vel de confiabilidade desejada caracter stica de carga a que ir atender esquema de prote o n mero de transformadores desejado e pot ncia de curto circuito equ
86. ases e a presen a de fluxo do leo isolante Conforme cita Geraldo Kindermann 1999 p 151 o rel de Buccholz instalado no duto que liga o transformador ao reservat rio ou seja ao tanque de expans o na sua parte superior Pode se ver este local de instala o realizando a an lise conforme Figura 11 ranformador Figura 11 Instala o do rel de Buccholz Fonte Geraldo Kindermann 1999 p 151 O rel de Buccholz com rela o ao monitoramento da press o tem como principal fun o responder um aumento anormal na press o do leo que comp e o transformador pois h a ocorr ncia do arco acarretada por uma falta interna Em 37 caso de varia es causadas de forma lentas por exemplo varia es de cargas s o impercept veis ao rel de press o Concomitantemente em caso de faltas incipientes ocorre a forma o de g s com isso o rel de Buccholz ocasionando o fechamento do contato que aciona o alarme sem que haja a deteriora o do isolamento desta forma sem ocorrer danos maiores Em rela o s partes e ao funcionamento das mesmas o rel de Buccholz composto de dois elementos conforme citado localizado no tubo que interliga o tanque do transformador ao conservador A b ia localiza se na c mara coletora de g s enquanto o outro elemento composto por uma l mina cuja opera o se d atrav s da r pida circula o do leo no tubo O primeiro elemento b ia detecta as faltas
87. at 6 medi es anal gicas disjuntores seccionadoras barramento e o pr prio Bay podem receber nomes fun es de controle protegidas por senha modo Local Remoto solicita o de confirma o de comando alarme de opera o para disjuntores e seccionadoras Fun es de Medi o correntes de fase la lb lc para as 2 entradas de corrente 2 disjuntores medidas separadamente ou combinadas de neutro lg e correntes de sequ ncia 11 12 10 60 tens es de fase Va Vb Vc para as 2 entradas de tens o tens es de sequ ncia V1 3V2 3V0 pot ncia ativa e reativa por fase e trif sica quatro quadrantes fator de pot ncia por fase e trif sico medi o root mean square RMS que inclui harm nicas para corrente tens o pot ncia ativa pot ncia aparente e fator de pot ncia demanda de corrente de fase de neutro e de sequ ncia negativa demanda de pot ncia ativa e reativa por fase e trif sica quatro quadrantes energia ativa e reativa por fase e trif sica quatro quadrantes registro de valores m ximos e m nimos de grandezas anal gicas medi o sincronizada de fasores possibilita a medi o de grandezas fasoriais entre SEs com precis o de 0 25 na medi o dos ngulos substitui PMUs Fun es de Monitoramento oscilografia com frequ ncia de amostragem de 8 kHz at 6s 4 kHz at 9s 2 kHz at 12s ou 1 kHz at 15s Tamanho selecion vel entre 0 255 0 55 1 0
88. automaca subest ed48 pdf gt Acesso em 26 jul 2013 Automa o das subesta es Cap tulo VII Redes de comunica o em subesta es de energia el trica Norma IEC 61850 Dispon vel http www osetoreletrico com br web documentos fasciculos Ed54 fasc automaca subestacoes capVIl pdf Acesso em 26 jul 2013 ELMORE Walter A Protective relaying theory and applications New York Marcel Dekker Inc 1994 ESON Erik LEJDEBY Sven Anders Evolu o das subesta es Dispon vel em lt http www osetoreletrico com br web a revista edicoes 98 evolucao das subestacoes html gt Acesso em 26 fev 2013 FERRER H ctor J Altuve SCHWEITZER Edmund O Modern solutions for protection control and monitoring of electric power system Pullman Schweitzer Engineering Laboratories Inc 2010 FONSECA Celso Sockow Subesta es tipos equipamentos e prote o Dispon vel em lt http Awww uff br lev downloads apostilas SE pdf gt Acesso em 07 ago 2018 GRICE Amy PEER Jackie M MORRIS Greg T Envelhecimento da for a de trabalho atual quem vai substitu la Dispon vel em http www selinc com br art tecnicos 6429 Envelhecimento da Forca de Trabalh o Atual pdf gt Acesso em 27 fev 2018 GUZM N Armando Melhore a confiabilidade do sistema el trico de pot ncia usando rel s de multifun o Dispon vel em http www selinc com br art tecnicos 6162 pdf gt Acesso em 26 de
89. avras POSSUI ou N O POSSUI conforme as caracter sticas reais do rel Nos casos em que houver refer ncia do tipo vide catalogo vide proposta etc dever o ser indicados os n meros do item e da p gina respectivos onde se encontram os dados referidos A falta de preenchimento de alguma linha ser interpretada pela COPEL como item n o atendido Caso determinadas caracter sticas especificadas n o se apliquem ao rel proposto o Proponente dever anotar no local correspondente a sigla NA N o Aplic vel Na eventualidade dos valores de algumas caracter sticas propostas serem baseadas em normas diferentes das especificadas o Proponente dever anotar junto aos valores a norma de refer ncia 6 1 2 Aceita o das caracter sticas propostas N o ser o aceitos pela COPEL itens da proposta que n o forem acompanhados das correspondentes c pias das folhas de caracter sticas t cnicas constantes nestas especifica es A aceita o de caracter sticas t cnicas inferiores s especificadas ficar a crit rio exclusivo da COPEL por m ser dada prefer ncia ao rel com valores ou caracter sticas iguais ou superiores ao especificado 6 1 3 Garantia das caracter sticas propostas As caracter sticas indicadas pelo Proponente nas folhas de caracter sticas t cnicas ser o consideradas como garantia t cnica da proposta e prevalecer o sobre qualquer desenho manual cat logo ou publica o que sejam anexad
90. bilita religamento teleprote o ou disparo monopolar etc duas regi es para programa o de l gicas SELogic regi o de prote o e regi o de automa o todas as vari veis anal gicas est o dispon veis para elabora o de l gicas com a utiliza o de comparadores e operadores matem ticos desta forma pode se criar novas fun es de prote o controle ou adequar as existentes o que permite a utiliza o do rel em sistemas com requisitos complexos tais como fun es de verifica o de sincronismo e religamento em que se exige extrema flexibilidade e precis o programa o de at 32 mensagens para serem exibidas no display grupos de ajustes controle de torque das fun es de sobrecorrente 30 anunciador 69 inibi o de fechamento 86 reten o de sinal de disparo E Integra o 1 porta serial EIA 232 frontal 3 portas seriais EIA 232 traseiras e porta Ethernet dual em fibra ou cabo met lico com conector RJ 45 sincroniza o hor ria por IRIG B sinal de 1 kPPS garante precis o hor ria de 5 microsegundos protocolos DNP3 0 American Standard Code for Information Interchange ASCII Compressed ASCII Fast Meter Fast Sequence Event Hecord 62 SER Fast Operate e linguagem de manipulac o de dados LMD com cart o Ethernet opcional SEL 2701 UCA2 IEC61850 e DNP3 LAN WAN F Outras Caracter sticas entradas de corrente e 6 entradas de tens o software para parametriza o
91. cada vez que a corrente atingir o valor de pick up sem necessariamente provocar a abertura do circuito q 11 Estado do grupo de ajuste normal ativado desativado q 12 Estado do grupo de ajustes alternativo 1 ativado desativado q 13 Bloqueio por fim de sequ ncia de religamento Problema no controle 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA 00 T CNICA 132 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE SUBESTA ES DESE R10 Data 14 12 09 EE S NN 00000 20302 0110 11 33 56 O rel de protec o deve disponibilizar atrav s de bot o de acesso direto no painel frontal do pr prio rel ou permitir a configura o desses bot es no display frontal do rel ou disponibilizar o acesso por meio de botoeira a ser instalada no painel de comando do cub culo blindado no qual o rel ser montado com grava o em portugu s os seguintes comandos r 1 Comando de abertura r 2 Comando de fechamento r 3 Comando de bloqueio desbloqueio de religamento r 4 Comando de bloqueio desbloqueio de neutro r 5 Comando de bloqueio desbloqueio do ajuste de neutro sens vel SGF ou SEF r 6 Chave local remoto r 7 Mudan a de grupos de ajuste r 8 Comando de bloqueio desbloqueio da prote o utiliza o do disjuntor como chave O rel de prote o deve disponibilizar atrav s de indica o direta dos valores no display do painel frontal em portugu s as seguintes grandezas anal gicas S
92. chboards k IEEE C37 111 IEEE Standard Common Format for Transient Data Exchange COMTRADE for Power Systems 105 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT CNCA 00 T CNICA 14 12 09 EE NA 00000 20302 0110 11 6 56 As normas acima mencionadas n o excluem outras reconhecidas desde que assegurem qualidade igual ou superior e que o Proponente cite em sua proposta e anexe c pias das normas alternativas aplic veis ou parte delas COPEL cabe decidir se a norma alternativa proposta igual ou superior s normas recomendadas Em caso de d vida ou omiss o prevalecer a especifica o COPEL depois as normas das organiza es acima citadas e finalmente as normas apresentadas pelo Proponente 2 3 DE CONFORMIDADE O Proponente dever anexar como parte integrante da proposta de fornecimento atestados de conformidade emitidos por entidades certificadoras comprovando que todos os rel s atendem as seguintes normas IEC 60255 5 Dielectric Test Voltage 2kV 60Hz 1 minuto Impulse Voltage Test 5kV b IEC 60255 22 1 Class Ill 1 Mhz Burst Disturbance c IEC 60255 22 2 Class 111 Electrostatic Discharge d IEC 60255 22 3 Class Ill Radiated Eletromagnetic Field Disturbance e IEC 60255 22 4 Class Ill Electrical Fast Transient Burst Immunity Somente ser o aceitos os atestados de conformidade referentes aos rel s que possu
93. correntes de entrada C O rel dever possuir a fun o de bloqueio cruzado cross blocking que bloqueie o elemento diferencial percentual das tr s fases sempre que o n vel de segunda harm nica proveniente da corrente de energiza o do transformador inrush em qualquer uma das fases estiver acima de um determinado valor ajust vel Esta caracter stica dever poder ser habilitada ou n o a crit rio do usu rio d O rel dever possuir elemento de prote o diferencial irrestrito elemento diferencial instant neo para produzir atua o r pida em condi es de falta severas independentemente do elemento de bloqueio de harm nicos e O rel dever incluir completa compensa o das correntes de entrada de modo a ser compat vel com qualquer grupo de liga o de transformador e de conex o dos enrolamentos secund rios dos transformadores de corrente f O rel dever possuir pelo menos um elemento de sobrecorrente de fase instant neo e um elemento de sobrecorrente de fase de tempo inverso para dada um dos enrolamentos do transformador protegido g O rel dever possuir pelo menos um elemento de sobrecorrente residual instant neo e um elemento de sobrecorrente residual de tempo inverso para cada um dos enrolamentos do transformador protegido h O rel dever possuir pelo menos um elemento de subtens o fun es 27 um elemento de sobretens o fun o 59 e um elemento de sobretens o residual fun
94. de eventos armazenados em mem ria n o vol til N Eq aos requisitos das portas de comunica o 20 Teclado e display frontal q BON EN EN 144 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 2 COPEL ESPECIFICA O T CNICA 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 45 56 7 4 REL DE SOBRECORRENTE PARA PROTE O DE TRANSFORMADORES ESPECIFICA O ERES 3 Prote o de sobrecorrente instant nea de tempo Necess rio definido de tempo inverso para as correntes de fase pes Protec o de sobrecorrente instant nea de tempo definido e de tempo inverso para as correntes residual Necess rio Protec o de sobrecorrente instant nea de tempo definido e de tempo inverso para a corrente de Necess rio B seq ncia negativa Protec o de sobrecorrente direcional instant nea de tempo definido e de tempo inverso para as correntes rio Protec o de sobrecorrente direcional instant nea de tempo definido e de tempo inverso para as correntes rio 8 residual e de neutro 4 5 7 Protec o de sobre sub tens o Necess rio Verifica o de sincronismo Falha de disjuntor Breaker Failure N N Quantidade de entradas bin rias configur veis 1 Transformador interligador gt Transformador de distribui o gt ecess ecess 22 14 Sa das configur veis A Condu o cont nua 25 Fechamento e condu o em 0 5 s 1 Interrup
95. de pot ncia 35 Figura 11 Instala o do rel de 2 36 Figura 12 Zonas de prote o de um sistema de 39 Figura 13 Rel de sobrecorrente do tipo 44 Figura 14 Rel aletr nicO uoo tod e pia tec uuu 46 Figura 15 Bele digital oe Hat Ec 48 Figura 16 Estrutura hier rquica dos n veis de prote o digital 49 Figura 17 Interface gr fica de uma subesta o el trica Arquitetura de Rede 55 Figura 18 Ilustra o 5 42 58 Figura 19 Ilustra o 5 487 65 Figura 20 Ilustra o SEL 45 asso reiten 71 Figura 21 l stracao GD iiie ei e e ER t xc e a eed 79 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Custos m dios das interrup es de consumidores industriais US MWh a ld e 13 Tabela 2 Custos m dios das interrup es de consumidores comerciais US MWh VOS 13 Tabela 3 Custos m dios das interrupc es de consumidores residenciais 13 Tabela 4 Adaptado do descritivo t cnico SEL 421 eeen eeen 62 Tabela 5 Adaptado do descritivo t cnico SEL 487E
96. de uma linha longa consequentemente a fonte que antecede o rel possui um alto valor devido a isso ocorre uma alta contribui o da corrente de falta Em termos t cnicos para garantir a seguran a e a seletividade do sistema de prote o pode ser aplicada a prote o de Dist ncia segundo a tabela ANSI fun o 21 por m na realiza o do projeto de prote o do sistema n o precisa ser descartada a aplica o da prote o diferencial segundo a tabela ANSI fun o 87L Embora economicamente os rel s que desempenham a prote o diferencial de linhas s o de menor custo que os rel s de dist ncia 2 1 3 Barramento Os barramentos s o classificados segundo a COPEL como o conjunto de barras de uma subesta o de mesma tens o nominal com seus suportes e acess rios que permitem a conex o de equipamentos 2010 p 8 Os barramentos s o as principais formas de conex o em uma SE estes s o classificados como barramento principal e barramento de transfer ncias neles s o conectados tanto os circuitos alimentadores como os circuitos de distribui o Para determinar o arranjo de barramentos existente em uma SE alguns crit rios b sicos s o considerados segundo Prazeres p 8 a flexibilidade de opera o seguran a do sistema el trico simplicidade do sistema de prote o facilidade do sistema de prote o possibilidade de limita o do sistema do n vel de curto circuito e possibilidade de f cil expans
97. do m dulo de transfer ncia de comandos est o listadas abaixo j 1 Condu o cont nua 5A j2 Fechamento e condu o em 0 5 s 30A j3 Interrup o com carga L R x 40ms em 125Vcc 0 25A 129 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 Loss 00000 20302 0110 11 30 56 4 7 REL DE PROTE O DE ALIMENTADORES PARA USO EM CUB CULOS 15 KV a O rel de prote o de alimentadores de carga dever possuir no m nimo os elementos de prote o e requisitos constantes da rela o abaixo O rel de prote o deve possuir fun o temporizada de sobrecorrente para as tr s fases e de neutro 51 51N cada qual com caracter sticas inversa muito inversa extremamente inversa e tempo definido com ajustes independentes de corrente de pick up e curvas que atendam os valores da tabela do item 7 6 b O rel de prote o deve possuir fun o instant nea de sobrecorrente de fase e de neutro 50 50N de abertura instant nea high current trip instantaneos trip com ajustes independentes de fase e de neutro e com m ltiplos da corrente de disparo de fase e de neutro de acordo com os valores constantes na tabela do item 7 6 Al m disso deve ser poss vel a ativa o de apenas na opera o de abertura selecionada c O rel deve possuir a fun o 51GS de sobrecorrente de neutro sens vel para curtos circuitos fase fase de a
98. dor no decorrer de uma falta externa sua zona de prote o Ainda em termos do elemento diferencial o rel que desempenhar tal fun o deve operar tanto para transformador de 2 enrolamento quanto para 3 enrolamentos o sistema de bloqueio ou restri o por harm nico presente no rel especificado pela COPEL deve impedir opera es inadequadas pela corrente de magnetiza o tamb m chamada de inrush a qual surge quando ocorre a energiza o dos transformadores por meio do segundo harm nico da corrente de magnetiza o sem que haja desestabilidade no rel o elemento de prote o diferencial fun o 87T presente no rel que segue as descri es t cnicas da COPEL deve ser irrestrito ou seja necessita ser capaz de atuar de forma imediata na decorr ncia de faltas severas sem depend ncia do elemento de bloqueio de harm nicos 64 e Necess rio que o rel inclua a completa compensa o das correntes de entrada para que ocorra a compatibilidade com qualquer tipo de liga o de transformador e acoplamento com os secund rios dos TCs e O rel deve ser do tipo multifuncional e deve possuir as fun es de sobrecorrente instant nea e temporizada fun o 50 51 contemplando sobrecorrente residual e de fase nos enrolamentos do transformador protegido Al m disso a multifuncionalidade do rel deve contemplar fun o de subtens o fun o 27 fun o de sobretens o fun o 59 prote o de sobreten
99. e 2011 p 5 Tabela 2 Custos m dios das interrup es de consumidores comerciais US MWh Durac o minutos 00 00 08 00 0 98 1 83 2 80 2 55 08 00 18 00 1 83 3 16 4 25 4 76 18 00 24 00 1 81 3 03 3 92 3 76 Fonte Mamede Filho e Mamede 2011 p 5 Tabela 3 Custos m dios das interrupc es de consumidores residenciais Custos das interrup es em US MWh consumido In cio horas Custos 00 00 08 00 0 70 08 00 18 00 1 30 18 00 24 00 1 80 Fonte Mamede Filho e Mamede 2011 p 6 14 A partir da an lise dos problemas envolvidos e anteriormente expostos no sistema el trico brasileiro faz se necess rio apresentar alguns questionamentos relativos supress o das faltas proporcionados pelos rel s assim como as solu es para aumento da confiabilidade funcionalidade e seletividade Em que situac o o uso dos rel s microprocessados poderiam ocasionar e o aumento da confiabilidade funcionalidade e seletividade do sistema e aplica o efetiva e correta das fun es de prote o na SEs e a maximiza o do retorno financeiro 14 OBJETIVOS 1 4 1 Objetivo Geral Esta proposta tem como objetivo principal apresentar um estudo t cnico de um sistema de prote o atrav s do uso de rel s digitais de multifun o para Linha de Transmiss o e os principais equipamentos de uma SE de alta tens o tais como transformador de for a barramento 1 4 2 Objetivo Espec
100. e ajuste p 3 Telesupervis o de medidas anal gicas supervis o remota de grandezas anal gicas p 3 1 Corrente na fase A valor instant neo de 15 em 15 minutos p 3 2 Corrente na fase B valor instant neo de 15 em 15 minutos p 3 3 Corrente na fase C valor instant neo de 15 em 15 minutos p 3 4 Tens o nas 3 fases barra fase fase valor instant neo de 5 em 5 minutos p 3 6 p 3 7 Pot ncia ativa demanda valor integralizado de 15 em 15 minutos p 3 5 Pot ncia ativa valor instant neo de 15 em 15 minutos Pot ncia reativa valor instant neo de 15 em 15 minutos p 3 8 Pot ncia reativa demanda valor integralizado de 15 em 15 minutos p 3 9 Freq ncia O rel de prote o deve disponibilizar atrav s de indica o por LEDs em seu painel frontal ou disponibilidade de isntala o de sinaleiros no cub culo blindado em portugu s os seguintes estados q 1 Estado do disjuntor 52a e 52b aberto fechado 2 Estado da chave local remota 3 Estado do bloqueio de religamento 4 Estado do bloqueio de neutro q 5 Estado do bloqueio de SEF ou SGF Estado do bloqueio da prote o opera o do disjuntor como chave 7 Alarme de falta de alimenta o CC 8 Abertura por fase 50 51F q 9 Abertura por neutro 50 51N q 10 Abertura pelo SEF ou SGF ajuste sens vel de neutro As atua es de fase neutro SGF devem sinalizar quando houver abertura no disjuntor e n o a
101. e dever o estar concentradas em uma mesma caixa ou no m ximo em uma caixa por fase No tipo distribu do as unidades de aquisi o de corrente origin ria dos transformadores de corrente unidades de Bay dever o ser instaladas no mesmo painel de prote o em que est instalada a unidade central 78 o rel utilizado para padr o da COPEL deve ser de tecnologia digital num rica ou microprocessado rel s de outras tecnologias n o ser o aceitos para esta aplicabilidade os rel s devem ser adapt vel configura o operativa da subesta o sem a necessidade de chaveamentos de corrente nos circuitos secund rios de transformadores de corrente disponibilizar de um sistema de supervis o que consiga detectar as aberturas acidentais dos secund rios dos transformadores de corrente e possibilite o bloqueio do elemento diferencial caso isto ocorra ser capaz de operar para faltas internas em um tempo menor que 20 ms para cada um dos circuitos conectado ao barramento protegido deve possuir esquema de falha de disjuntor com acionamento independente na quest o de oscil grafia o rel dever ser capaz de armazenar os valores das correntes de todos os circuitos conectados ao barramento protegido tamb m os estados das vari veis internas entradas e sa das durante o processo de atua o do rel Os per odos de pr e p s falta dever o ser configurados nos rel s com os crit rios adotados pela COPEL A ta
102. e fibra 27 para implementa o de esquemas de Informar teleprotec o 28 Conversores e conectores inclu dos para atendimento Informar aos requisitos das portas de comunica o Oscilografia tempo total de armazenamento de 2 4seg arquivos oscilogr ficos em mem ria n o vol til 31 Registrador de eventos sequenciais n mero de gt 500 eventos armazenados em mem ria n o vol til 32 Protocolo da interface ethernet DNP 3 0 e 61850 Necess rio Sincroniza o com sinal IRIG B n o modulado Necess rio 143 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE SUBESTA ES DESE R10 COPEL 5 Data ESPECIFICAC O T CNICA um 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 44 56 7 3 REL DIFERENCIAL DE TRANSFORMADOR 87T ITEM CARACTER STICA ESPECIFICA O E PROPOSTA E E qmm mm 3 deren personal para 3 errolamenios Neceso nU temporizada para os 3 enrolamentos 5 prote o diferencial de terra prote o de tera resia Woma 7 fpoeciocesimeosben o _ 7 meedodesemcmootohez emr J O Entradas bin rias configur veis quantidade Sa das configur veis Condu o cont nua Fechamento e condu o em 0 5 s Interrup o com carga L R 40ms Quantidade Oscilografia tempo total de armazenamento de arquivos oscilogr ficos em mem ria n o vol til Registrador de eventos sequenciais n mero
103. e ocorra a degrada o do sistema A utiliza o do protocolo IEC 61850 pode ser dividida de duas formas para a comunica o entre os IEDs de prote o realizasse a integra o atrav s do protocolo IEC 61850 GOOSE e para a comunica o entre os IEDs de prote o e o n vel 2 a escolha do protocolo IEC 61850 MMS A comunica o do centro de opera o e supervis o da COPEL desempenhada pelo software SCADA XA21 pode ser realizado pelos protocolos IEC 870 5 104 e DNP3 devido coleta de dados realizada pelo protocolo IEC 61850 sendo assim a utiliza o de um gateway para a convers o de protocolos ou seja converter de IEC 61850 para DNP3 0 ou IEC 870 5 104 Os rel s de prote o ter o seus rel gios de tempo real sincronizados por um servidor de Base de Tempo GPS desta forma a sincroniza o de seus rel gios com rela o ao tempo absoluto ser realizada pelo protocolo padr o IRIG B 85 Para uma melhor compreens o do sistema discutido e estudado neste trabalho segue na Figura 22 uma arquitetura orientativa contendo a disposic o dos rel s microprocessados especificados conforme a Especifica o T cnica da Copel Outra caracter stica t cnica ilustrada na arquitetura a comunica o dos IEDs de prote o com o n vel 2 local na SE e com o COS da Copel PAIN IS T PICOS DE PROTE O E CONTROLE o T cnica da icroprocessados devem posta goce FX a realiza o da integra o c
104. eat ncia s o geralmente preferidos para a prote o de terra Para prote o de dist ncia de falta fase cada tipo tem suas vantagens e desvantagens por se es de LTs curtas o tipo de reat ncia o mais comum em fun o da alta velocidade prote o isto porque o rel reat ncia n o afetado pela resist ncia de arco que pode ser grande quando comparada com a imped ncia da linha O tipo mho o mais adequado para a prote o de falta de fase para LTs longas entretanto esse tipo afetado pela resist ncia de arco MASON p 295 Na Figura 3 tem se um esquema de prote o de dist ncia dividido em 4 zonas de atua o sendo 1 zona atuando cerca de 80 da linha 1 a 2 zona completamente na linha 1 e 50 da linha 2 a 3 zona atuando totalmente nas linhas 1 e 2 e a 4 zona correspondente zona inversa quando o alcance do rel est no sentido inverso ao adotado anteriormente MAMEDE FILHO MAMEDE 2011 p 461 24 SE1 SE2 SE3 Linha 3 4 zona 5 Figura 3 Diagrama de alcance das zonas de uma prote o de dist ncia Fonte Mamede Filho e Mamede 2011 p 461 A prote o diferencial utilizada em linhas m dias e longas devido suas caracter sticas pode se verificar no ap ndice B o c lculo para modelagem de linhas curtas m dias e longas 2 1 2 4 Aplica o da prote o principal de Linhas com rela o ao comprimento da Linha Devido a exist nci
105. ecimento indicarem falhas quanto ao atendimento desta especifica o durante a execu o dos ensaios de recebimento estes equipamentos dever o ser substitu dos por outros novos e ensaiados sem custo adicional COPEL 136 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL 02 ESPECIFCA OT ONCA 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 37 56 Se mais de 5 de cada tipo de rel que faz parte do fornecimento apresentar falha COPEL rejeitar todo o lote desse tipo de rel Para os rel s diferencias de barra se um rel do lote apresentar falhas dever ser substitu do e novamente testado Se no segundo teste falhas forem detectadas todo o lote ser rejeitado incondicionalmente A aceita o dos rel s pela COPEL seja pela comprova o dos valores seja por eventual dispensa de inspe o n o eximir o Fornecedor de sua responsabilidade em fornec lo em plena concord ncia com a Ordem de Compra e com esta especifica o nem invalidar ou comprometer qualquer reclama o que a COPEL venha a fazer baseada na exist ncia de material inadequado ou defeituoso mesmo que a constata o venha a ser dar posteriormente 5 5 REJEI O Se a rejei o tornar impratic vel a entrega na data prometida ou se o Fornecedor for incapaz de satisfazer os requisitos a COPEL reserva se do direito de rescindir todas as suas obriga es e adquirir o rel em outra fon
106. erminada de opera es de abertura e fechamento seguido de rearme ou bloqueio O rel deve rearmar se automaticamente se a falta desaparecer antes do bloqueio A temporiza o do rearme dever iniciar ap s o religamento desde que a corrente esteja abaixo do valor de pick up O tempo de rearme tamb m deve ser ajust vel O rel deve permitir um n mero m nimo de 4 quatro opera es at ocorrer o bloqueio O rel deve permitir que as sequ ncias de opera es possam ser fixadas de modo a se ter somente aberturas instant neas somente lentas ou uma combina o dessas independentes para defeitos fase fase e fase terra O n mero de opera es r pidas de fase deve ser independente do n mero de opera es r pidas de neutro Se a corrente de fase ou a corrente de terra alcan ar ou exceder o valor m nimo necess rio para a abertura o rel dever primeiramente temporizar e em seguida energizar a bobina de abertura no instante correto Ap s a abertura come ar a contagem de tempo ao final do qual dever ocorrer o religamento de acordo com o valor pr determinado atrav s dos ajustes no rel 130 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT CNCA 00 T CNICA 14 12 09 EE NA 00000 20302 0110 11 31 56 j O rel de prote o deve possuir no m nimo 1 um grupo de ajuste alternativo al m do normal No caso de mudan a de um grupo de ajuste
107. essamento tem como fun o a coordena o da l gica da prote o diferencial de barras para garantir seletividade pois faz a defini o da zona que dever ser ativada em caso de uma falta 31 Figura 7 Arquitetura Distribuida Fonte Oliveira e Santos 2003 p 2 As principais vantagens utiliza o a arquitetura distribu da s o diminui o de condutores nos circuitos dispostos aos TCs e situa o das seccionadoras disjuntores e sinais de disparo para os respectivos disjuntores dispostos na zona de prote o decr scimo e simplifica o do projeto de Engenharia baixo custo de montagem e pouco uso de condutores de cobre na subesta o redu o no tempo de manuten o acr scimo na confiabilidade do sistema tendo em vista que utiliza cabos de fibra ptica multimodo Outra forma de arquitetura existente na prote o diferencial de barras a concentrada segundo Figura 8 a qual se caracteriza em apenas um rel de prote o realizando a aquisi o de dados prote o e controle dos Bays monitorados Nesta configura o os contatos auxiliares das seccionadoras e disjuntores s o integradas ao IED de prote o diferencial de barras OLIVEIRA SANTOS 2008 p 2 32 Figura 8 Arquitetura Concetrada Fonte Oliveira e Santos 2003 p 2 Assim como a arquitetura distribu da a concentrada possui suas vantagens conforme apresentado a seguir servi os de engenharia simplif
108. estre ou seja na base de tempo ocorre execu o de um algoritmo utilizando os par metros da prote o diferencial e trips nos disjuntores quando necess rio Em rel s que funcionam no 23 modo escravo os quais recebem todos os dados dos terminais remotos isto um trip de transfer ncia direta recebido de um rel cujo funcionamento no modo mestre permite que um rel escravo ative o trip no disjuntor FERRER SCHWEITZER 2010 p 84 prote o diferencial utilizada para prote o de linhas de transmiss o curtas no ap ndice B se pode verificar o c lculo para modelagem de linhas de transmiss o curtas m dias e longas 2 1 2 3 Protec o de dist ncia em Linhas de Transmiss o As protec es de dist ncia em LTs utilizam das imped ncias entre a localiza o dos rel s e a localiza o da falta Desta forma denominada a prote o de dist ncia e em determinadas condi es desej vel que o rel atue sob o par metro de diferen a de imped ncia reat ncia ou admit ncia at o local da onde a falha ocorreu HOROWITZ PHADKE 2008 p 100 Basicamente um rel de dist ncia compara a corrente e a tens o de alimenta o do sistema para determinar se existe um defeito dentro ou fora da sua zona de opera o ELMORE 208 p 247 Como a resist ncia do solo pode ser vari vel um rel de dist ncia n o deve ser afetado pelas grandes varia es de resist ncia Consequentemente os rel s de r
109. eter a integridade n o apenas do transformador de pot ncia mas tamb m dos equipamentos que circundam o mesmo HOROWITZ PHADKE 2008 p 196 Pelo fato da prote o de sobrecorrente ser uma prote o de baixo custo a mesma utilizada como prote o principal para pequenos transformadores Entretanto o rel de sobrecorrente na forma temporizada pode ser usado como prote o de retaguarda em transformadores a qual funciona de forma independente da prote o prim ria do transformador Os elementos de sobrecorrente instant neos fun o 50 pode cobrir parte dos enrolamentos prim rios do transformador para retaguarda e atuando de forma instant nea em alt ssima 35 velocidade ao contr rio da prote o temporal FERRER SCHWEITZER 2010 p 123 2 1 4 2 Prote o de diferencial em Transformadores A prote o diferencial pode ser aplicada em diversos equipamentos das SEs tais como motores geradores barramentos transformadores LTs ou em qualquer parte localizada dentro de um SEP Este tipo de prote o necessita basicamente de dois conjuntos de TCs para realizar a limita o da zona de prote o desejada MAMEDE FILHO MAMEDE 2011 p 312 Em rela o aos grandes transformadores de pot ncia a aplica o da prote o diferencial tornou se o principal e melhor meio de prote o Nos transformadores de pot ncia o dispositivo de prote o realiza a compara o entre as correntes de entrada e as correntes que
110. fases as quais est conectado bem como os estados das vari veis internas entradas e sa das durante o processo de atua o do rel Os per odos de pr e p s falta dever o poder ser configurados nos rel s com crit rios adotados pela COPEL A taxa de amostragem dos sinais apresentados nos registros oscilogr ficos n o dever ser inferior a 16 amostras por ciclo sendo 120 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT CNCA 00 T CNICA 14 12 09 EHE NE 00000 20302 0110 11 21 56 que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 4 quatro registros com dura o m nima de 1 um segundo cada v Entradas cada rel dever possuir pelo menos 23 vinte e tr s entradas digitais independentes sendo aceitos m dulos de amplia o de entradas externos ao rel Rel s que possuam entradas digitais agrupadas ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL esta an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel w Sa das cada rel dever possuir pelo menos 32 trinta e duas contatos de sa da independentes sendo aceitos m dulos externos de amplia o de contatos externos ao rel sendo que o cabo ptico dever estar incluso no fornecimento Rel s que possuam contatos agrupados ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL
111. ficar problemas de seletividade quando sobre a mesma magnitude de corrente de falha pode fluir em qualquer dire o Seria imposs vel obter seletividade sob tais circunst ncias onde os rel s de sobrecorrente podem desligar trip os disjuntores direcionando para qualquer sentido o fluxo de corrente MASON 270 consequentemente com a adi o de um elemento direcional aprimora se a seletividade do rel de sobrecorrente pois o fluxo de corrente pode adotar diferentes sentidos 2 1 2 2 diferencial em Linhas de Transmiss o A prote o diferencial em LTs utiliza esquemas de prote o atrav s de um canal de comunica o que compara a informa es atualizadas dos terminais da LT conforme pode se analisar na Figura 2 Os principio de funcionamento se d atrav s da compara o do ngulo de fase das correntes de linhas nos terminais tanto local quanto remoto Devido ao processamento das magnitudes de correntes e informa es dos ngulos de fases a prote o diferencial de linhas possui um desempenho melhor que os esquemas de compara o de fases L R Figura 2 Prote o Diferencial de linhas aplicada em terminais de linhas de transmiss o Fonte Ferrer e Schweitzer 2010 p 84 A prote o de LT utilizando rel s microprocessados se baseia em comparar as amostras digitalizadas de corrente e valores fasoriais Os rel s localizados em cada terminal da LT recebem dados de corrente no modo m
112. ftware de programa o e l gica 42 indispens vel utilizac o dos rel s digitais mais desenvolvidos consequentemente os menos modernos ser o descartados MAMEDE FILHO MAMEDE 201 1 p 8 Houve mudan a tamb m na parte da forma o dos profissionais na rea de prote o O tempo de treinamento de um profissional para manusear e realizar uma manuten o de um determinado rel eletromec nico de indu o era cerca de 10 horas acrescentava se 2 ou 3 horas a mais para fazer a manuten o de um rel do mesmo modelo s que do outro fabricante esse fato ocorro devido as caracter sticas entre os rel s eletromec nico de indu o ser t o parecido mesmo sendo de fabricantes diferentes Mas hoje em dia totalmente diferente o treinamento para os profissionais que atuam em manuten o dos rel s digitais pode levar semanas e sendo necess rio o mesmo tempo de treinamento para o mesmo profissional executar manuten o no dispositivo de outro fabricante MAMEDE FILHO MAMEDE 2011 p 8 Os rel s de prote o atual podem ser descritos em tr s categorias que s o rel s eletromec nicos de indu o rel s est ticos e rel s microprocessados 3 4 CARACTER STICAS E PRINCIP OS B SICOS DOS TIPOS DE REL S Os rel s podem ser classificados conforme a natureza das grandezas com a qual atuam como por exemplo tens o corrente frequ ncia pot ncia temperatura etc e podem ser categorizados quanto constru
113. fun es de prote o controle ou adequar as existentes o que permite a utiliza o do rel em sistemas com requisitos complexos tais como fun es de verifica o de sincronismo e religamento em que se exige extrema flexibilidade e precis o programa o de at 32 mensagens para serem exibidas no display grupos de ajustes controle de torque das fun es de sobrecorrente 30 anunciador 69 inibi o de fechamento 86 reten o de sinal de disparo L gicas Adicionais bloqueio ou restri o de 2 e 4 harm nicas bloqueio de 5 harm nica e componente CC remo o de sequ ncia zero selecion vel para qualquer tipo de conex o de transformadores de pot ncia detectores de corrente da fun o de falha de disjuntor possuem drop out de alta velocidade sendo insens veis aos transit rios p s falta que aparecem no secund rio dos TCs ap s a elimina o de faltas Subsidence Current Integra o 1 porta serial EIA 232 frontal 3 portas seriais EIA 232 traseiras e 1 porta Ethernet dual sendo fornecidas na opc o de fibra BASE FX ou BASE T cabo met lico com conector RJ 45 Sincronizac o hor ria por IRIG B Protocolos DNP3 0 Mirrored Bits ASCII Compressed ASCII Fast Meter Fast SER Fast Operate Fast Message unsolicited write Fast Message 69 read request e com cart o Ethernet opcional IEC61850 DNP3 LAN WAN Ethernet FTP e Telnet G Outras Caracter sticas 15 entradas de c
114. ias sincronizadas no tempo na mesma tela e tempo de opera o menor que 16 67 ms 1 ciclo e configura o de at seis zonas e acomoda TCs com diferentes rela es e altamente est vel para faltas externas com satura o severa dos TCs nico requisito n o saturar durante os primeiros 2 milissegundos de falta e contatos Standard capacidade de condu o cont nua 6A capacidade de estabelecimento de condu o 30A capacidade de interrup o 0 3A 125Vcc L R 40ms e contatos de alta capacidade de interrup o e alta velocidade 10 125Vcc L R 40ms tempo de opera o 10 microsegundos e tens o auxiliar 24 48 Vcc 48 125 Vcc ou 120 Vca 125 250 Vcc ou 120 230 Vca e possibilidade de expans o do n mero de n Out com a instala o no campo de novas placas n Out permitindo amplia es futuras desde que o rel tenha sido adquirido com slots extras para instala o de placas extras e temperatura de opera o 40 a 85 C Seguinte encontra se Tabela 7 com o descritivo t cnico do rel SEL 487B fornecida pelo fabricante contendo um modelo especifico de SEL 487B para atender a ET da Copel Tabela 7 Adaptado do descritivo t cnico SEL 487B Modelo Key Code 0487B1X6X52XC2XEH9PPPPX 9969 Produto SEL 487B 1 Tabela 7 Adaptado do descritivo t cnico SEL 487B Configura o de Produto Categoria Sele o Firmware Standard Conforma
115. icados redu o no n mero de equipamentos centraliza o do sistema de prote o menor custo de equipamento simplifica o no projeto dos pain is que ir o abrigar os equipamentos de prote o diminui o no uso de fibras pticas para integra o com o supervis rio da subesta o 2 1 4 Transformador de For a O transformador de for a o principal equipamento de transforma o em uma SE Segundo Harlow 2007 p 21 o transformador um dispositivo el trico est tico n o possuindo partes m veis Usado em SEP para transferir pot ncia entre circuitos atrav s de indu o eletromagn tica O termo transformador de for a usado para referir a aquele transformador usado entre sistemas de gera o e sistema de transmiss o Transformadores de for a s o classificados em pequenos com pot ncia de 500 a 7 500 kVA m dios pot ncia de 7 500 kVA 100 MVA e grande pot ncia acima de 100 MVA 33 As caracter sticas intr nsecas dos transformadores ocasionam um n mero elevado e tipos espec ficos de problemas que n o est o presentes na prote o de linhas de transmiss o geradores motores ou outros equipamentos que comp em uma SE Faltas em transformadores como por exemplo curtos circuitos resultado de faltas internas sendo a forma mais comum s o faltas do tipo fase terra Ao contr rio de uma LT a extens o f sica do transformador limitada dentro de uma SE e devido a isso a p
116. idamente aterrado e dever possuir pelo menos 4 quatro zonas com caracter stica mho ou poligonal para detec o de faltas entre fases fun o 21 e pelo menos 4 quatro zonas de prote o com caracter stica mho ou poligonal para detec o de faltas envolvendo a terra fun o 21N Pelo menos uma das zonas de prote o de dist ncia de fase e de terra dever poder operar em sentido reverso Os ajustes dos elementos de prote o de dist ncia para faltas entre fases e para faltas envolvendo a terra dever o ser independentes e Tempo t pico de opera o das zonas de prote o instant neas m ximo de 35 ms f Bloqueio por oscila o de pot ncia out of step blocking fun o 68 este elemento dever bloquear a atua o dos elementos de dist ncia 0 Disparo por perda de sincronismo out of step tripping fun o 78 h Teleprote o o rel dever possibilitar a escolha do esquema de prote o assistido por canal de comunica o a crit rio do usu rio Os elementos direcionais de sobrecorrente residual 67N e de sequ ncia negativa 67Q dever o estar dispon veis e serem em n mero suficiente para utiliza o nos esquemas de teleprote o Entre os esquemas dispon veis no rel dever o estar inclu dos no m nimo os esquemas listados a seguir h 1 Bloqueio por compara o direcional directional comparation blocking DCB h 2 Desbloqueio por compara o direcional directional comparation unb
117. inadas como todas as faltas acarretadas no sistema el trico que englobam o transformador e que s o ocasionadas fora da sua prote o diferencial Neste item tem se como objetivo apresentar protec es de sobrecorrente prote o diferencial rel s de press o de g s Buchholz dos transformadores Al m disso temos a apresenta o das fun es de prote o mais adequadas para atender a prote o dos transformadores ver ap ndice D 2 1 4 1 Prote o de sobrecorrente em Transformadores A utiliza o de rel s de sobrecorrente para prote o de transformadores distinguir as faltas externas ou correntes de carga em estado de equil brio com rela o s correntes produzidas pelas faltas internas As faltas externas que n o s o detectadas e solucionadas de forma imediata ou cargas elevadas no estado de equil brio podem superaquecer os enrolamentos do transformador e degradar o isolamento Com isso o transformador torne se vulner vel a inc ndios de progresso r pido Relativo faltas internas a prote o pode ser realizada por rel s de sobrecorrente temporizados conforme apresentado e caracterizados pela fun o 51 Em caso de faltas internas ao transformador os principais defeitos que aparecem s o a apari o de arcos possibilidade de inc ndio e atua o de for as magn ticas e mec nicas os quais resultam na degrada o dos elementos estruturais aos enrolamentos tanque ou as buchas com possibilidade de comprom
118. ional SIN e em seguida a separa o dos sistemas Norte e Nordeste A preven o contra falha no fornecimento de energia el trica para as concession rias de extrema import ncia visto que as concession rias de gera o deixam de vender s distribuidoras que concomitantemente deixam de lucrar com as vendas para o consumidor final Tratando se de ind strias paradas por falta de energia podem gerar perdas de produ o e tempo gasto para retomar este processo tendo a possibilidade da ocorr ncia de danos 13 No mbito da sociedade os blecautes geram no fornecimento de energia para hospitais aeroportos e metr s os quais podem ter suas funcionalidades e servi os comprometidos at o restabelecimento do sistema Deve se atentar as oscila es durante a reenergiza o de sistemas de distribui o pois os mesmos acarretam danos em equipamentos dom sticos Tendo em vista que uma falha no fornecimento de energia pode afetar n o apenas as ind strias mas tamb m o com rcio e os consumidores residenciais Apresenta se a seguir tr s tabelas 1 2 e 3 com os custos m dios das interrup es nos segmentos industriais comercial e residencial respectivamente Tabela 1 Custos m dios das interrup es de consumidores industriais US MWh Dura o minutos 00 00 08 00 2 87 123 1 07 0 90 08 00 18 00 243 1 26 1 20 0 95 18 00 24 00 2 80 1 14 1 06 0 63 Fonte Mamede Filho Mamed
119. ional de neutro polarizado por corrente e tens o 670 direcional de sequ ncia negativa polarizado por tens o e 50 51 sobrecorrente de fase instant nea e temporizada e 50 51G sobrecorrente residual instant nea e temporizada 50 51Q 46 sobrecorrente instant nea e temporizada de sequ ncia negativa e 51V C sobrecorrente temporizada com restri o controle de tens o 59 85 esquemas de controle ou teleprotec o PUTT POTT DCUB DCB DTT etc ou l gica program vel 78 68 disparo e bloqueio por oscilac o de pot ncia 79 religamento autom tico monopolar 2 tentativas ou tripolar quatro tentativas para at dois disjuntores 25 verifica o de sincronismo para at dois disjuntores 27 59 subtens o e sobretens o fase neutro e entre fases 59G sobretens o residual 59Q sobretens o de sequ ncia negativa 50 62BF falha de disjuntor para at dois disjuntores 60 perda de potencial 81 sub sobrefrequ ncia taxa de varia o de frequ ncia df dt 49 sobrecarga por imagem t rmica 87V diferencial de tens o para banco de capacitores de alta tens o por l gica Caracter sticas B sicas do Rel SEL 421 Controlador de Bay arranjos de Bay pr configurados controle local de at 2 disjuntores indica o de estado de at 3 disjuntores controle e indica o de estado de at 10 seccionadoras junto a tela do m mico pode ser configurado
120. ipo 1 Arranjo barra principal e transfer ncia com transformadores de corrente instalados internamente a zona de by pass conforme diagrama 1 do anexo 1 a 2 Tipo 2 Arranjo barra principal e transfer ncia com transformadores de corrente instalados externamente a zona de by pass conforme diagrama 2 do anexo 1 a 3 Tipo 3 Arranjo barra principal e transfer ncia com transformadores de corrente instalados de forma mista externos ao baipasse em circuitos de transformador e internos ao baipasse em circuitos de linha de trnasmiss o conforme diagrama 3 do anexo 1 a 4 Tipo 4 Arranjo barra dupla quatro chaves com transformadores de corrente instalados de forma mista externos ao baipasse em circuitos de transformador e internos ao baipasse em circuitos de linha de transmiss o conforme diagrama 4 do anexo 1 A quantidade de circuitos a serem integrados prote o diferencial de barra assim como o tipo de arranjo dos barramentos protegidos encontram se definidos no modelo de formul rio da proposta b Deve ser de baixa imped ncia baseada no princ pio diferencial com restri o percentual c Deve eliminar instantaneamente qualquer tipo de faltas entre fases e entre uma fase e a terra que possam ocorrer na sua zona de atua o provocando o disparo e bloqueio de fechamento de todos os disjuntores associados d Deve ser est vel para faltas externas zona de prote o mesmo com a satura o completa de um ou mais
121. ivalente do sistema 2 1 2 Linhas de Transmiss o O transporte da energia el trica realizado atrav s das LTs e sistema de distribui o que fazem al m da interliga o entre as subesta es el tricas geradoras e o ponto de carga a interconex o de todos os sistemas de transmiss o e distribui o do pa s Para a implanta o das LTs necess rio estudar v rios par metros caracter sticos tantos de natureza mec nico quanto el tricos Do ponto de vista operacional do SEP as LTs possuem quatro par metros fundamentais sendo eles a resist ncia a indut ncia capacit ncia e condut ncia A transmiss o de energia el trica se caracteriza devido n vel de tens o no qual o fluxo de pot ncia 20 transferido As LTs s o caracterizadas pela transmiss o em alta tens o Como j comentado devido a grande dimens o territorial do nacional seus centros consumidor encontram se distantes dos centros de gera o sendo assim a energia el trica conduzida por LTs em alta tens o essa tens o utilizada para evitar perdas excessivas de energia el trica ao longo do percurso O sistema de prote o el trico em LTs adotado com o prop sito de evitar quaisquer tipos de eventualidades que possam cessar o fornecimento de energia el trica durante a transmiss o da mesma As prote es em LTs devem garantir o abastecimento da energia el trica pois com o vasto territorial nacional as LTs s o fundamentais na transmiss o
122. jos de Bay pr configurados controle local de 1 disjuntores controle e indica o de estado de at 8 seccionadoras junto tela do m mico pode ser configurado at 6 medi es anal gicas disjuntores seccionadoras barramento e o pr prio Bay podem receber nomes fun es de controle protegidas por senha modo local e ou remoto B Fun es de Medi o correntes na frequ ncia fundamental de fase IA IB IC e correntes de sequ ncia 11 312 310 para cada entrada correntes RMS fundamental e harm nicas de fase IA IB IC e correntes de sequ ncia 11 312 310 para cada entrada demanda de corrente de fase sequ ncia negativa e zero corrente diferencial e de restri o correntes de 2 4 e 5 harm nicas tens es de fase VA VB VC e tens es de sequ ncia V1 V2 3V0 em valores RMS ou apenas da frequ ncia fundamental 67 pot ncia ativa reativa e aparente por fase e trif sica tens o CC da bateria medi o sincronizada de fasores IEEE C37 118 Fun es de Monitoramento monitoramento t rmico do transformador IEEE C57 91 1995 hist rico t rmico das ltimas 24 horas registrado a cada hora e dos ltimos 31 dias registrado a cada dia oscilografia com frequ ncia de amostragem de at 8 kHz em formato COMTRADE 5 segundos de mem ria sequ ncia de eventos com capacidade de armazenamento dos ltimos 1000 eventos monitoramento do sistema de alimenta o auxiliar
123. l do ponto de vista funcional operar com rel s de fabricantes diferentes ou at mesmo rel s de mesmo fabricante por m com defasagem tecnol gica MAMEDE FILHO MAMEDE 2011 p 10 Os rel s microprocessados inovaram os esquemas de prote o apresentando vantagens que seus antecessores n o podem ser obtidos N o somente t m fun es de prote o mais confi vel rel s digitais realizam fun es de comunica o medidas el tricas controle sinaliza o remota acesso remoto etc MAMEDE FILHO MAMEDE 2011 p 10 Na Figura 15 tem se um rel digital de prote o de dist ncia largamente empregado nos projetos de prote o de SEs de pot ncia 48 Figura 15 Rel digital Fonte Mamede Filho e Mamede 2011 p 10 Os rel s digitais podem ser utilizados substituindo a maioria das aplica es de rel s eletromec nicos Os benef cios adicionados por um esquema simples e pela confiabilidade melhorada fazem deles uma op o muito atrativa Os rel s digitais tamb m tornaram acess veis novas filosofias e aplica es de prote o RUFATO JUNIOR 2006 p 24 Os benef cios que os rel s digitais podem ter confiabilidade e auto diagn stico detectar qualquer defeito interno atrav s do monitoramento constante de um rel digital programado O rel digital pode gerar a alarme ao sistema central quando ocorre o defeito el trico PHADKE THORP 2009 p 4 flexibilidade funcional pode ser empregada para e
124. l 64 kbits s neste caso dever ser fornecido um conversor de interface de fibra ptica para ITU G 703 sendo que neste caso a interface ptica do m dulo deve ser dimensionada para uma dist ncia de at 2 km entre o m dulo e o conversor d O canal de comunica o dever ser automonitorado pelo pr prio equipamento sendo gerado alarme em caso de rompimento danifica o ou desconex o da fibra ptica ou em caso de perda de comunica o causada por falha no m dulo Este alarme dever causar o fechamento de contato destinado especificamente para esta finalidade e independente dos exigidos para a transfer ncia de comandos e O m dulo n o precisar possuir comunica o via protocolo DNP 3 0 f N o haver necessidade de portas de comunica o seriais salvo exista a possibilidade de parametriza o de fun es atrav s de software 0 As entradas e sa das digitais do m dulo de transfer ncia de comandos dever o estar dimensionadas para operar com uma tens o auxiliar de 125V em corrente cont nua h A alimenta o do m dulo ser feita com uma tens o de 125V em corrente cont nua i O tempo de reconhecimento de altera o do estado das entradas digitais dever ser 2ms ou menos j Entradas cada m dulo dever possuir pelo menos 8 oito entradas digitais independentes k Sa das cada m dulo dever possuir pelo menos 8 oito contatos de sa da independentes As caracter sticas m nimas dos contatos
125. l Coating Nenhuma Prote o contra Agente Quimicos Alimenta o 125 250 Vcc ou 120 230 Vca Tipo de conector Terminal Block do Tipo Parafuso Entrada secundaria do TC 5 Amp re Fase Canais de entrada de CA 3 ca 21 Corrente CA Protocolo de comunica o Ethernet FTP Telnet DNP3 LAN WAN e IEC61850 Portas de conex o Ethernet Cart o Ethernet com duas conex es de 100BA SE FX Tens o de entrada de placa m e 125Vcc Tipo de montagem Montagem Horizontal em Rack Tamanho de Chassi 9U Painel Frontal com 16 Leds de indica o 8 bot es de opera o possibilidade de adi o de quatro placas de entradas e sa das de entradas sa das digitais da posi o B Tens o entrada das para Chassis de 7U ou 9U 125 Vcc ou Vca com sa das de contato padr o de entradas sa das digitais da posi o C Tens o entrada das para Chassis de 7U ou 9U 125 Vcc ou Vca com sa das de contato padr o de entradas sa das digitais da posi o C Tens o entrada das para Chassis de 9U apenas 125 Vcc ou Vca com sa das de contato padr o Board Slot E Control Input Voltage for 9U Chassis Only 125 Vcc ou Vca com sa das de contato padr o Fonte Adaptado Schweitzer 2013 83 84 6 CONCLUS O Para o sistema de prote o e controle que atenda os requisitos da COPEL o mesmo deve possuir integra o dos rel s com o supe
126. lize em condi es adequadas de acordo com as normas aplic veis e com esta especifica o t cnica Assim o Fornecedor dever propiciar todas as facilidades para o livre acesso aos laborat rios s depend ncias onde est o sendo fabricados os rel s em quest o ao local de embalagem etc bem como fornecer pessoal habilitado a prestar informa es e executar os ensaios al m de todos os dispositivos instrumentos etc para realiz los Caso o Fornecedor do todo ou de parte do fornecimento seja estrangeiro dever estabelecer um representante t cnico ou uma filial em territ rio nacional capaz de propiciar a execu o dos ensaios de recebimento constantes da presente especifica o Este representante dever conhecer perfeitamente o produto possuir os equipamentos de ensaios em laborat rio adequado e executar todos os ensaios requeridos Caso algum item seja rejeitado caber a este representante o envio ao Fabricante sem qualquer nus para a COPEL 5 2 ENSAIOS DE RECEBIMENTO DE REL S Todos os rel s de prote o dever o ser ensaiados nas instala es do seu Fabricante ou representante O plano de inspe o e testes PIT deve ser aprovado antecipadamente pela COPEL Ap s receber o PIT dos ensaios de aceita o dos rel s em f brica a COPEL analisar e o aprovar caso este atenda s necessidades da COPEL Antes de os ensaios em f brica serem iniciados a COPEL verificar os certificados de calibra o dos i
127. locking DCUB h 3 Transfer ncia de disparo permissivo por subalcance underreach tranfer trip PUTT h 4 Transfer ncia de disparo permissivo por sobrealcance permissive overreach transfer trip POTT h 5 Transfer ncia de disparo direto direct transfer trip DTT 116 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA 00 T CNICA 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 17 56 i Dever possuir l gica interna para ser habilitada quando linha for conectada barramento onde se configure a condi o de fonte fraca weak infeed j Bloqueio por perda ou falta de potencial fuse failure detection k Elemento de sobrecorrente direcional de terra ou residual o rel dever possuir elementos de sobrecorrente direcional de neutro e ou residual Devem existir no rel pelo menos um elemento instant neo e um de tempo inverso A polariza o do elemento direcional poder ser feita por grandezas de sequ ncia negativa 12 ou de sequ ncia zero 3Vo 3lo l Elemento de sobrecorrente direcional de sequ ncia negativa o rel dever possuir elemento de sobrecorrente de sequ ncia negativa Devem existir no rel pelo menos um elemento instant neo e um de tempo inverso m Elementos de sobrecorrente de fase o rel dever possuir elementos de sobrecorrente de fase que possam ter aplica o
128. lta imped ncia sensitive earth fault SEF ou sensitive ground fault SGF com ajustes de corrente de pick up e curvas de tempo definido conofrme constante na tabela do item 7 6 d O rel deve possuir a fun o de sobre e sub frequ ncia 81 e O rel deve possuir a fun o de sobrecorrente direcional de fase e de neutro 67 f O rel deve possuir a fun o de sobretens o 59 e subtens o 27 9 A atua o do rel para as fun es de sobrecorrente tanto para as correntes de curto circuito entre fases ou fase terra deve ser necessariamente para 100 do valor ajustado m ltiplo 1 O rel deve possuir tanto para curtos circuitos entre fases como entre fase terra pelo menos 2 duas curvas caracter sticas tempo x corrente de abertura tipo abertura r pida e 3 tr s do tipo abertura lenta h O rel de prote o deve possuir as fun es de modifica o de curvas r pidas e lentas para as curvas instant neas e temporizadas ajust veis para fase e neutro conforme abaixo h 1 Tempo m nimo de resposta minimun response time h 2 Fator multiplicador vertical multiplier time dial h 3 Adicional de tempo constant time adder O rel deve possuir fun o de religamento autom tico 79 com ajustes de tempos de religamentos vari veis e independentes entre si O rel deve ser autom tico e capaz de interromper e religar o disjuntor com uma sequ ncia pr det
129. lveu se a pesquisa descrevendo os principais equipamentos de uma subesta o apresentando as principais prote es a hist ria e a evolu o dos rel s princ pios de automa o em subesta o vantagens e desvantagens desde rel s eletromec nicos at os rel s microprocessados aplicados em determinadas filosofias de prote o de forma a apresentar um estudo de uma viabilidade t cnica de uso de rel s microprocessados SEL e suas aplica es baseando se na especifica o t cnica da concession ria de energia COPEL Palavra Chave Sistema de prote o Sistemas de El tricos de Pot ncia Rel s Microprocessados ABSTRACT DA SILVA Daniel Fiorini MING Lin Yu DE ALAMEIDA Pedro Henrique Protection electrical system through the use of the digital relays for Copel standard high voltage electrical substations 2014 156p Final Course Work Electrical Industrial Engineering course Electrotechnical emphasis Federal Technological University of Parana Curitiba 2014 Because of the complexity and importance of the electric power system protective system is essencial to ensure the functionality of the system this way thus the study of protective relays is a key part to avoid possible failures faults and damage to the electrical system Thus the study of protective relays is a key part to avoid possible failures faults and damage to the electrical system presenting the main protections the history and evolution of relays p
130. m caso de falhas dos IEDs a substitui o n o se restringir a apenas um fabricante e sim aquele atenda as necessidades t cnicas e comerciais Desta forma a aplicabilidade n o influ ncia apenas em um quesito t cnico mas tamb m no mbito comercial pois o dinamismo propiciado pelo conceito de interoperabilidade obriga os fabricantes de IEDs de prote o a se atualizarem a fim de apresentar n o apenas um produto que atenda suas fun es tecnicamente mas tamb m um produto adequado e competitivo no mercado de energia el trico brasileiro A norma divide sete n veis de mensagens sendo que determinadas e divididas conforme o n vel de import ncia das mesmas Com isso mensagens 54 urgentes possuem uma banda maior dispon vel por outro lado bandas que requerem menos urg ncia tendem a ser menos r pidas e ocupam menor espa o banda Podem se dividir em tr s velocidades os sete n veis de mensagens e alta velocidade trip e controles e m dia velocidade informa es de medidas estados e comandos e baixa velocidade par metros eventos e transfer ncia de arquivos As mensagens de alta velocidade est o diretamente relacionadas ao sistema de prote o pois s o as mensagens de alta velocidade que determina o trip nos determinados IEDs e realizam o controle das SEs As mensagens de alta velocidade s o tituladas de Generic Substation Events GSE esta tem capacidade envio m ltiplos de mensagem ou seja atrav s da p
131. monitoramento de discrep ncia de p los p lo Scatter tempo de opera o el trico tempo de opera o mec nico tempo de inatividade tempo de 74 opera o do motor corrente interrompida com programa o de valores limites para prop sitos de alarme monitoramento t rmico de linhas de transmiss o Fun es de Controle n mero de entradas bin rias e contatos de sa da com padr o de 7 entradas e 8 sa das digitais sendo 3 de alta capacidade de interrup o de corrente com a possibilidade de expans o para at duas placas de n Out adicionais 8 bot es frontais exclusivos para programa o de fun es para controle tais como abrir ou fechar o disjuntor e ou seccionadoras local ou remoto habilita ou desabilita religamento teleprote o etc duas regi es para programa o de l gicas SELogic regi o de prote o e regi o de automa o programa o atrav s de equa es l gicas SELogic regi o de prote o 64 rel s auxiliares 48 temporizadores 32 biest veis 32 contadores 64 equa es matem ticas programa o atrav s de equa es l gicas SELogic regi o de automa o 256 rel s auxiliares 32 temporizadores 32 biest veis 32 contadores 256 equa es matem ticas todas as vari veis anal gicas est o dispon veis para elabora o de l gicas com a utiliza o de comparadores e operadores matem ticos desta forma pode se criar novas fun es de prote o controle ou
132. na A despeito das vantagens mencionadas os primeiros rel s eletr nicos por exemplo tiveram v rios problemas nas opera es no sistema el trico Isso devido alta sensibilidade dos seus componentes eletr nicos ou seja qualquer transtorno e transit rio ocorrido no SEP j eram suficientemente afetar a estabilidade do funcionamento dos rel s Tanto que na poca maiorias dos rel s eletr nicos foram substitu dos pelos antigos rel s eletromec nicos que representavam uma melhor confiabilidade na opera o A Figura 14 mostra um rel eletr nico muito utilizado no passado 46 Figura 14 Rel eletr nico Fonte Mamede Filho e Mamede 2011 p 9 A expans o no SEP moderno causam um aumento da necessidade de um sistema de prote o cada vez mais confi vel e seguro o que se reflete no acr scimo de velocidade e de sofisticadas caracter sticas dos rel s de prote o Nesse sentido com o desenvolvimento dos componentes semicondutores e de estudos das suas aplicabilidades BARBOSA 2008 Com o r pido avan o tecnol gico e as aplica es de microprocessadores deu se o desenvolvimento dos rel s computadorizados ou digitais 47 3 4 3 Rel s Digitais ou Microprocessados Os rel s digitais s o controlados por determinados software atrav s dos microprocessadores tendo um gerenciamento das informa es digitais de entrada das tens es e corrente Por tanto os rel s digitais podem ser chamado
133. na o entre os dispositivos de prote o e falso desligamento ocorre quando o rel causa o desligamento operando desnecessariamente em decorr ncia de uma falta fora da zona de prote o ou quando n o h a ocorr ncia de falta Or Prote o de Gerador Prote o de Barra de Alta Tens o te IA Prote o de Transformador Y Prote o de Alta Tens o l Prote o de Linha r Prote o de Barra Figura 12 Zonas de prote o de um sistema de pot ncia Fonte Anderson 1999 40 De acordo com Caminha 1977 p 7 a principal fun o dos sistemas de protec o el tricos a de ocorrer r pida retirada de funcionamento dos elementos quando ocorrer um curto circuito ou quando operar fora das condi es normais que possa provocar dano ou interferir na opera o do resto do SEP Al m de propor a r pida retirada os sistemas de prote o el tricos tem fun o de indicar a localiza o e o tipo da falta para que possam ser realizada an lise do problema ocorrido Principais dispositivos que detectam a anormalidade no sistema e operam a retirada do elemento defeituoso s o basicamente os rel s Conforme Kindermann 2005 p 55 os rel s s o os elementos mais importantes do sistema de prote o uma vez que estes eq
134. nstrumentos de medi o que ser o utilizados O in cio dos ensaios fica condicionado a estarem as calibra es desses instrumentos dentro das toler ncias admiss veis e dos prazos de validade Seguindo o PIT dever o ser verificadas todas as fun es do rel descritas no manual do Fabricante mesmo aquelas n o requeridas por estas especifica es Ao final dos ensaios ser registrado em documento pr prio se o rel foi aprovado ou n o aprovado Caso haja a necessidade de se executar a inspe o em mais de um per odo com exce o feita a casos de interesse da COPEL ou pela forma de contrato principalmente em casos de reinspe o as despesas referentes a hospedagem e deslocamentos correr o por conta do Fornecedor que dever o ser efetuadas de acordo com as normas administrativas da COPEL Os rel s ser o submetidos aos seguintes ensaios que ser o assistidos e assinados pelo inspetor da COPEL a Verifica o das dimens es espessuras cor e disposi o dos componentes conforme projeto e cat logos 135 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA T CNICA 14 12 09 EHE S NN 00000 20302 0110 11 36 56 b Ensaio funcional todos os rel s ser o testados com aplica o de sinais de CA e CC de forma a se verificar todas as fun es exigidas nesta especifica o e opera o conforme as caracter sticas propostas As demais fun es
135. ntre 5 0A e 50 0A em valores secund rios i Os elementos de prote o de sobrecorrente de tempo inverso dever o ter a possibilidade de emular a temporizac o de rearme de disco eletromec nico disk emulation A fun o de emula o de disco de indu o dever poder ser desativada conforme aplica o a que se destina j Elemento de sobrecorrente direcional de fase rel dever possuir pelo menos um elemento de sobrecorrente instant neo um de tempo definido e um de tempo inverso que operem com grandezas de fase e sejam controlados por um elemento direcional de fase ser o aceitos rel s cujo controle direcional seja realizado a partir de elementos de dist ncia k Elementos de sobrecorrente direcional residual e de terra o rel dever possuir pelo menos um elemento instant neo um de tempo definido e um de tempo inverso que operem com grandezas de sequ ncia zero e sejam controlados por um elemento direcional A polariza o do elemento direcional dever ser feita por grandezas de sequ ncia zero ou negativa Dever ainda haver a possibilidade de polarizar os rel s atrav s de corrente de sequ ncia zero origin ria do neutro dos transformadores da instala o polariza o por corrente l Elemento de sobretens o 59 o rel dever possuir pelo menos dois elementos de sobretens o sendo que um deles dever usar como grandeza de partida a tens o entre fases enquanto que o outro elemento dever usar como g
136. nua Para minimizar poss veis opera es incorretas o rel de sobrecorrente pode ser ajustado ao n vel menos sens veis e ou com o tempo de atraso maior e Prote o diferencial de tens o com acopladores lineares Com a utiliza o de um TC especial chamado acopladores lineares tipo de transformador de corrente sem n cleo de ferro cujo condutor da fase que passa pelo enrolamento prim rio e enrolamento secund rio bobina de v rias espiras Os acopladores lineares t m como fun o produzir no seu secund rio uma tens o interna proporcional corrente do prim rio Um enrolamento secund rio com muitas espiras envolvidas pode compensar o baixo n vel de acoplamento magn tico entre o prim rio e o secund rio como se fosse o funcionamento de uma bobina de potencial que permite uma convers o entre a corrente e tens o conforme Figura 5 29 TR Yr N N E Falha externa m barra Falha interna barra Carga do sistema el trico Figura 5 Esquema b sico de prote o diferencial combinada com acopladores lineares Fonte Mamede Filho e Mamede 2011 p 508 Esse m todo mostrando ao acontecer uma falta na barra e uma dela Para uma falta externa a tens o gerada igual a zero fazendo atuar o rel mas para uma falta na barra tem se um valor de tens o que permitir sua atuac o e elimina o do defeito e Prote o diferenci
137. o 50 de fase high current trip instantaneos 0 25 a 100A Fun o 50 de neutro high current trip instantaneos 0 01 a 100A Fun o de bloqueio por altas correntes de fase high 0 25 a 100A current lockout instantaneos lockout Fun o de bloqueio por altas correntes de neutro high 0 01 a 100A Fun o de sobretens o 59 Fun o de subtens o 27 79 Fun o de sobrecorrente direcional de fase e neutro Necess rio 67 de religamento Fun o de partida de carga fria cold load pick up Localiza o de faltas 0 Teclado e diplay frontal 21 Grupo de ajustes oj oo ER 149 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 14 12 09 Do 00000 20302 0110 11 50 56 N mero m ximo de opera es para bloqueio EE _ 23 Tempos de religamento ajust veis e independentes 1 0a 15s 26 e 36 0 a 100s Seq ncia de operac o 26 Curvas tempo corrente para curtos circuitos anexo 2 Fase fase DT 058 fl 1 3 Fase terra DT 058 fl 2 3 Fase erra DT 058 fl 3 3 27 Modificadores de curvas Tempo m nimo de resposta Necess rio Fator multiplicador Necess rio Adicional de temop Necess rio 28 Medi o com indica o no rel de grandezas Necess rio instant neas e demanda e ltima ocorr ncia corrente tens o pot ncia ativa e reativa frequ ncia etc 30 Monitora o de disjuntor
138. o em 26 fev 2013 Manual de acesso ao sistema de transmiss o da Copel Rede B sica e Demais Instala es de Transmiss o Dispon vel em http www copel com hpcopel root sitearquivos2 nsf arquivos estudo 012 2010 manual de acesso a transmissao gt circular 083 2009 FILE Estudo 012 2010 Manual de Acesso a Transmissao GT Circular 083 2009 pdf gt Acesso em 11 jul 2013 COURY Denis Vin cius OLESKOVICZ M rio GIOVANI Renan Prote o Digital de Sistemas El tricos de Pot ncia dos Rel s Eletromec nicos aos Microprocessados Inteligentes S o Carlos EESC USP 2007 CUNHA L via Rel s e contatores Dispon vel em http www osetoreletrico com br web a revista edicoes 169 reles e contatores html gt Acesso em 26 fev 2013 DEUS Jo o Bruno Bernardo de Utiliza o do protocolo DNP3 comunica o entre IED e sistema SCADA Dispon vel em http www selinc com br trabalhos academicos utilizacao do protocolo na comunicacao entre IED e sistema SCADA pdf gt Acesso em 27 fev 2013 DIAS F F Gomes PILONI F Cardoso An lise de estabilidade em transit ria em sistemas el tricos de pot ncia Dispon vel em http bdm bce unb br bitstream 10483 1388 1 2010 FabioDias FernandoPiloni pdf Acesso em 27 fev 2013 Automa o das subesta es Cap tulo 1 Hist rico e terminologia Dispon vel em 89 http www osetoreletrico com br web documentos fasciculos cap13 fasc
139. o inverso l Elementos de sobrecorrente de fase o rel dever possuir elementos de sobrecorrente de fase que possam ter aplica o conjunta com elemento direcional ou ter sua partida controlada por elemento interno ou externo conforme defini o do usu rio Devem existir no rel pelo menos um elementos instant neo um de tempo definido e um de tempo inverso m Elemento de sobretens o 59 o rel dever possuir pelo menos dois elementos de sobretens o sendo que um deles dever usar como grandeza de partida a tens o entre fases enquanto que o outro elemento dever usar como grandeza de partida a tens o entre fase e terra de cada uma das fases Ambos os elementos dever o possuir temporizadores ajust veis de forma independente n Esquema de fechamento sob falta line pickup switch onto fault o rel dever possuir um esquema que possibilite a correta elimina o de uma falta s lida que produza uma tens o nula nos terminais do rel para aplica es em que se faz uso de transformadores de potencial instalados no lado da linha de transmiss o o Elemento de falha de disjuntor breaker failure o rel dever possuir esquema de falha de disjuntor interno ou l gicas que permitam a sua f cil implementa o Este elemento dever possuir l gicas de opera o que permitam a supervis o do estado do disjuntor atrav s de corrente e atrav s de contato auxiliar do mesmo p Religamento autom tico o rel dever
140. o listadas abaixo v 1 Condu o cont nua 5A v 2 Fechamento e condu o em 0 5 s 30A v 3 Interrup o com carga L R x 40ms em 125Vcc 0 25A 118 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA T CNICA 14 12 09 EE EE 00000 20302 0110 11 19 56 REL DE DIST NCIA 21 PARA APLICA O EM LINHAS DE 230KV O esquema de prote o de um circuito de linha de transmiss o t pico de tens o de 230 kV composto por dois rel s de prote o distintos por m id nticos denominados de prote o principal e prote o alternada Os rel s de dist ncia 21 para aplica o nos circuitos de prote o de linhas de transmiss o com tens o de 230 kV do sistema COPEL tanto os utilizados no esquema de prote o principal quanto os aplicados para o esquema de prote o alternada dever o possuir no m nimo os elementos de prote o e caracter sticas constantes na rela o a seguir a O sistema de prote o fornecido dever ser seletivo e adequado para a elimina o de todo e qualquer tipo de falta ao longo da linha de transmiss o b N o ser o admitidos rel s que utilizem elementos de dist ncia com compensa o de sequ ncia zero para a sele o de fases c Trip monopolar e tripolar que atuem e possam ser ativados ou bloqueados de forma independente Os elementos direcionais de sobrecorrente residual 67N e de sequ ncia negativa 67
141. o m ximo de 48 quarenta e oito horas a contar do protocolo de recebimento da notifica o COPEL O rel fornecido em substitui o ficar de posse da COPEL at o retorno da unidade substitu da quando ent o aquele ser devolvido ao fornecedor Se ap s notifica o dentro do per odo de garantia o Fornecedor se recusar negligenciar ou falhar na corre o de defeitos conforme mencionados a COPEL ter o direito de efetuar os trabalhos de corre o com seu pr prio pessoal ou terceiros a seu crit rio visando reparar quaisquer defeitos de fornecimento sem preju zo de quaisquer direitos assumindo o Fornecedor a responsabilidade por eventuais consequ ncias indesej veis ao rel advindas das ditas corre es A COPEL al m disso poder exigir do Fornecedor o ressarcimento de todas as despesas reais de tais corre es e quaisquer danos que delas resultem e ainda a seu crit rio deduzir das import ncias devidas ao Fornecedor ou de outra forma quantias correspondentes a despesas e preju zos com o rel avariado incluindo inclusive preju zos em outros equipamentos que em consequ ncia venham tamb m a sofrer avarias Relativamente a um rel reparado ou substitu do pelo Fornecedor esse ter um novo prazo de garantia por um per odo complementar aos 120 meses do equipamento reparado ou substitu do O mesmo ocorrendo em caso de reincid ncia do reparo 2 7 DOCUMENTA O T CNICA MANUAIS DE INSTRU O Para cad
142. obre o barramento e esquecimento de retirada de aterramento ap s o servi o de manuten o e falhas ou inexist ncia de um sistema de prote o contra descargas atmosf ricas SPDA e contamina o de poluentes ambientais e presen a de r pteis e objetos estranhos sobre os barramentos Visando os defeitos que podem ser ocorridos no ap ndice C podem se encontrar as prote es mais utilizadas em barramentos O maior problema com a prote o de barramento ocorre com a satura o desigual do n cleo dos TCs Esta varia o desigual do n cleo devida a uma poss vel varia o na magnitude da corrente e fluxo residual nos transformadores individuais usados no sistema Em particular para uma falha externa pr xima um TC ir receber uma contribui o total do barramento enquanto outros TCs ir o somente receber a contribui o de linhas individuais HOROWITZ PHADKE 2008 p 225 Em geral prote o dos barramentos da subesta o realizada por prote o diferencial A Lei de Kirchhoff pode servir como a base do funcionamento dos rel s 27 que detectam a falha de barramentos todas as correntes que entram e deixam a barra devem somar vetorialmente zero 2 1 3 1 Prote o Diferencial em Barramento Esta prote o feita por rel diferencial da fun o 87B que opera instantaneamente desde que a falta esteja dentro da zona de prote o definida entre TCs de sa da e entrada e Prote o diferencial com
143. om Supervis rio local atrav s do FAIL OVER MODE Nota 2 Estamos considerando dois Switches Ethernet em redundancia desta forma est o funcionando por Hot Standby ou seja em caso de falha de um dos equipamentos neste caso Switch seu similar entraria em funcionamento e realizaria suas fun es de imediato Nota 3 Pode se perceber em compara o com projetos de Pain is com rel s eletromec nicos uma melhoria na disposi o e concentra o dos equipamentos junto ao painel de prote o pois os rel s microprocessados possuem uma melhor instala o multifuncional Prote considerando 3 tr s pg 487B para prote o de at 21 Bays sendo que 1 um SEL 487B realiza a prote o de at 7 sete Bays acima deste valor toma se mais vi vel a aquisi o de 3 tr s SEL 487B para a prote o diferencial de barras do tipo concentrada Desta forma a filosofia concentrada n o necessita de um equipamento para concentra o das Nota 5 Nos Sistemas de Prote o Supervis o e Controle atuais busca se cada vez mais a do Sistema sio garantidos devido a essa integra o Cord o Fibra ptica 61850 Cord o Fibra ptica 61850 sos AmaurtrunA ORENTATNA TOC 3 SITEMA DE o IG PROTE O E CONTROLE PADR O C Infraestrutura 2 Telecom Figura 22 Arquitetura Orientativa Fonte Autoria Pr pria
144. omec nicos juntos que os rel s eletromec nicos serviam como uma prote o de retaguarda Isso porque os rel s de indu o de constru o robusta s o usados em arm rios met licos instalados ao tempo que suportavam intemp ries e n o mostrando as falhas no seu funcionamento Agora os rel s est ticos e digitais s o dispositivos feitos base de componentes de alta sensibilidade s altas temperaturas e na maioria das vezes eram alocados nos arm rios met licos localizados nos p tios das SEs devido a essas condi es cr ticas de opera es acabam apresentando falhas nos seus funcionamentos Sem d vida existem muitas vantagens no uso dos rel s microprocessados em rela o ao uso dos rel s eletromec nicos e est ticos Os rel s eletromec nicos e est ticos s o considerados aparelhos leigos em rela o aos rel s digitais que apresentam uma confiabilidade e um pre o competitivo al m de uma tecnologia de microprocessados incorporados MAMEDE FILHO MAMEDE 2011 p 7 Ao decorrer do tempo o grau de sofistica o e confiabilidade da tecnologia dos rel s de prote o se elevou a no o sobre a vida til de um sistema de prote o el trico tamb m mudou A via til dos rel s eletromec nicos devido a sua constru o robusta tem de 20 a 30 anos Para os digitais a sua vida til n o contado pelo tempo desgaste do equipamento e sim pelos softwares utilizados Conforme a evolu o e o aperfei oamento do so
145. oniza o via protocolo DNP 3 aa Os rel s de prote o dever o possuir pelo menos 04 quatro grupos de ajustes independentes que dever o ser armazenados na mem ria n o vol til do rel O usu rio dever poder ativar o grupo selecionado atrav s do teclado da comunica o remota ou das entradas digitais dos rel s Em cada grupo de ajuste dever o poder ser parametrizados todos os elementos de prote o e controle religamento autom tico e verifica o de sincronismo dispon veis no rel de forma independente Dever ser fornecido para cada modelo de rel que faz parte do escopo do fornecimento um conjunto de todos e quaisquer programas computacionais softwares de suporte para instala o em microcomputadores que possuam sistema operacional Windows 95 98 NT XP N o dever haver limite para o n mero de computadores onde os programas computacionais dever o ser instalados sendo que a licen a de instala o dos mesmos se existir dever ser de uso corporativo Tais programas dever o permitir ao usu rio a parametriza o de todos os elementos de prote o l gicas internas elementos de controle portas de comunica o registros de eventos e oscilografia A gera o de arquivos de ajuste dever poder ser executada sem a necessidade de conex o com o rel de prote o O programa de comunica o com os rel s dever permitir a leitura edi o e transfer ncia de ajustes do rel ou para este Ferramentas com
146. orrente para prote o diferencial 3 entradas de corrente para prote o restrita de faltas a terra REF e 6 entradas de tens o contatos Standard capacidade de condu o cont nua 6A capacidade de estabelecimento de condu o 30A capacidade de interrup o 0 3A 125Vcc L R 40ms contatos de alta capacidade de interrup o e alta velocidade 10A 125Vcc L R 40ms tempo de opera o 10 microsegundos tens o auxiliar 48 125 Vcc ou 120 Vca 125 250 Vcc ou 120 230 Vca possibilidade de expans o do n mero de n Out com a instala o no campo de novas placas n Out permitindo amplia es futuras desde que o rel tenha sido adquirido com slots para instala o de placas extras Temperatura de opera o 40 a 85 C Para uma melhor compreens o do equipamento apresentado segue na Tabela 5 um modelo do rel SEL 487E que atenda os requisitos t cnicos apresentados anteriormente e presentes na ET da Copel conforme apresentado pelo fornecedor Tabela 5 Adaptado do descritivo t cnico SEL 487E Modelo Key Code 0487 611 2 4 624 Produto SEL 487E 3 4 Configura o de Produto Categoria Sele o Firmware Standard com tens o frequencia direcional de sobrecorrente e elemntos de Volts Por Hertz Tipo de conector e CONFORMAL Bloco Terminal Parafuso Sem prote o contra COATING agentes qu micos Alimenta o 125 250 Vcc ou 120
147. os proposta As ressalvas s caracter sticas especificadas dever o ser devidamente indicadas e esclarecidas caso contrario prevalecer o as caracter sticas desta especifica o 139 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 COPEL ESPECIFICA O T CNICA uns 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 40 56 7 0 CARACTER STICAS T CNICAS DO REL DE PROTE O 7 1 REL DE DIST NCIA 21 PARA LINHAS DE TRANSMISS O DE 69 KV E 138KV ESPECIFICA O CARACTER STICA Bloqueio por oscila o de pot ncia Esquema de fraca alimenta o weak infeed Ea DO A fios Prote o de dist ncia 4 quatro zonas de alcance para detec o de falhas entre fases e terra sendo pelo Necess rio menos 1 zona revers vel E Disparo por perda de sincronismo 78 Necess rio Eq Bloqueio por falta de potencial Necess rio q s 4 Tempo t pico de opera o das zonas de prote o lt 35ms instant neas Teleprote o possui l gicas de DCB DCUB PUTT Necess rio POTT O Prote o de sobrecorrente direcional de neutro residual Necess rio ou de terra elementos instant neo e temporizado Prote o de sobrecorrente de fase e neutro elemento Necess rio instant neo e temporizado Esquema de fechamento sob falta 3 Prote o de falha de disjuntor Breaker Failure Localiza o de faltas N AR E RESI HS EN
148. padr o ethernet ptica 100BASE FX operando em hot stanby para comunica o DNP 3 0 L2 sobre UDP IP e TCP IP e IEC 61850 com p t COPEL ESPECIFCA OT CNCA 00 T CNICA 111 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 14 12 09 EE NA 00000 20302 0110 11 12 56 conector f mea tipo ST f mea para fibra ptica multimodo 62 5 125um e comprimento de onda de 1300nm Outros conectores poder o ser aceitos desde que sejam fornecidos adaptadores conectores cord es para ST Uma porta frontal e uma traseira padr o EIA 232 utilizando conectores DB 9 ou DB 25 Estas portas dever o ter capacidade para fornecer alimenta o atrav s de seus pinos de sinais para modems ou conversores eletro pticos do tipo auto alimentado que ser o conectados s mesmas Caso o rel exija a instala o de m dulos extensores de contatos dever o existir tr s portas traseiras padr o EIA 232 Poder ser aceito como porta de comunica o frontal a crit rio da COPEL outro tipo de porta desde que esta n o exija a utiliza o de cabos confeccionados exclusivamente para o tipo de rel que faz parte do fornecimento Dever o ser fornecidos cabos de comprimento m nimo 2 m para comunica o entre o rel atrav s de sua porta frontal e um computador port til O fornecedor dever prever cabos conversores sendo que de um lado desse cabo dever haver uma porta serial EIA 232 e do lado oposto
149. parecimento de uma bandeirola vermelha que indica que a opera o do rel Atualmente os rel s eletromec nicos n o s o mais fabricados Os rel s eletromec nicos ainda s o largamente utilizados nos esquemas de prote o de consumidores industriais e residenciais de grande porte e nos sistemas de prote o das companhias de eletricidade RUFATO JUNIOR 2006 p 22 Os rel s eletromec nicos apresentam uma vida til bem prolongada e somente s o trocados quando houve alguma mudan a no sistema de prote o da SE em virtude da manuten o extens o para obter uma opera o com melhor desempenho Os dispositivos de prote o como rel s eletromec nicos em geral apresentam apenas uma nica fun o exceto dos rel s que tem fun es de sub e sobretens o 27 59 ou de sobrecorrente instant neo e temporizado 50 51 Mesmo com sua tecnologia obsoleta para o estudo de conceitos b sicos de prote o esse tipo de rel facilita a compreens o dos acad micos A Figura 13 mostra um rel de sobrecorrente eletromec nico de indu o 44 Figura 13 Rel de sobrecorrente do tipo indu o Fonte Mamede Filho e Mamede 2011 p 8 3 4 2 Rel s eletr nicos Os rel s eletr nicos ou rel s do tipo est tico s o constru dos com dispositivos eletr nicos pr prios e espec ficos aos objetivos da protec o Nestes rel s nenhum dispositivo mec nico em movimento todos os comandos e opera es s o
150. phasors DNP3 e IEC 61850 Portas de Ethernet Cart o de Ethernet com duas conex es de 100BASE SE FX Tens o de entrada de placa m e 125Vcc Tipo de montagem Montagem Horizontal em Rack 63 Tabela 4 Adaptado do descritivo t cnico SEL 421 Tamanho de Chassi 5U expans o de at 2 duas placas de 1 Entrada e sa das digitais da Placa adicional com 8 entradas e 15 sa das standard B para Chassis 4U ou 5U Tens o B de entrada das 125 Vdc entradas sa das digitais da posi o Entrada e sa das digitais da Placa I O adicional com 8 entradas e 15 sa das standard posi o C para Chassis 5U apenas Tens o de entrada das 125 Vdc entradas sa das digitais da posi o C CONFORMAL COATING Nenhuma Fonte Adaptado Schweitzer 2013 5 2 REL DE PROTE O DIFERENCIAL DE TRANSFORMADOR 87T Assim como na prote o de linhas os transformadores necessitam de rel s multifuncionais para garantir seletividade e confiabilidade Estes apresentam caracter sticas especificas conforme apresentada na especifica o t cnica da COPEL e segundo descrito a seguir relativo a prote o diferencial de transformadores fun o 87T o rel especificado deve possuir caracter stica de restri o percentual e n o pode operar indevidamente no surgimento de altos valores de corrente as quais trafegam pelo transforma
151. plica o em diferentes camadas de comunica o Segundo a COPEL 2010 20 recomenda se que os rel s digitais devam ser adquiridos com o mesmo protocolo de comunica o padronizado pela COPEL DNP 3 0 tendo em vista os benef cios propiciados pela norma IEC 61850 h a viabiliza o da utiliza o da mesma 4 2 14 Norma Internacional Eletrotechnical Comission 61850 No cen rio atual e com o avan o da tecnologia muitas concession rias de energia el trica tanto no cen rio nacional quanto no mundial veem se adequando a evolu o e normas a fim de aprimorar em seus n veis de automa o O intuito da norma IEC 61850 n o solucionar todos os problemas que se fazem presentes em uma subesta o mas sim buscar uma padroniza o em mbito internacional Conceitos como interoperabilidade entre equipamentos e o uso de redes LAN Ethernet as quais possuem velocidade expressiva e maior 53 confiabilidade propiciam uma revolu o aos Sistemas de Automatiza o de Subesta es Desta forma a norma acarreta uma simplifica o no quesito de trocas de informa es al m de permitir uma integra o entre equipamentos de diferentes fabricantes Quando se relaciona a norma IEC 61850 com os rel s digitais os quais evolu ram para IEDs de prote o com aspectos multifuncionais a possibilidade de comunica o entre os equipamentos mostram um cen rio de monitoramento e controle composto em uma rede local desta form
152. ponsabilidades adotaremos as seguintes defini es a Proponente empresa que estiver participando do processo de licita o para fornecimento dos rel s desta especifica o b Fornecedor empresa que ir fazer o suprimento dos rel s COPEL ap s o processo de licita o isto empresa mencionada na Ordem de Compra c Fabricante empresa que far a manufatura dos rel s de prote o e os repassar ao Fornecedor 104 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA T CNICA 14 12 09 Lo 00000 20302 0110 11 5 56 2 0 CONDI ES GERAIS 2 1 GENERALIDADES O projeto a mat ria prima a m o de obra a fabrica o e o acabamento dever o incorporar tanto quanto poss vel os melhoramentos que a t cnica moderna sugerir mesmo quando n o mencionados nesta especifica o Os rel s dever o sempre permitir a manuten o o conserto e a substitui o de pe as de forma simples e f cil e atender as normas de seguran a e medicina do trabalho Se forem julgados necess rios dispositivos adicionais e ou modifica es para atender aos requisitos espec ficos desta especifica o seja no est gio do projeto e fabrica o ou durante os ensaios de f brica ou de campo ou durante o per odo de garantia o Fornecedor dever fornecer e instalar prontamente tais dispositivos e ou efetuar as modifica es sem encargos adicionais a COPEL
153. possuir esquema de religamento autom tico que possibilite pelo menos uma tentativa de fechamento do disjuntor Esse elemento dever operar em conjunto com um elemento de verifica o de sincronismo que definir as condi es em que se dar o fechamento do disjuntor q Verifica o de sincronismo o rel dever possuir um elemento de verifica o de sincronismo com ajustes para defasagem angular diferen a de m dulo das tens es e escorregamento de frequ ncia O comando de fechamento emitido dever considerar o tempo de opera o do disjuntor Este elemento tamb m dever verificar as condi es de tens o de barra e linha para definir a condi o em que se dar o fechamento do disjuntor S o necess rios ajustes independentes de ngulo de defasagem e condi es de fechamento para aplica o em esquemas de religamento autom tico tripolar e comando de fechamento manual do disjuntor r L gica program vel o rel dever permitir a programa o de fun es l gicas em adi o aos esquemas de prote o e controle pr programados combinando as vari veis internas entradas sa das e operadores l gicos N o ser o aceitos rel s que exijam a utiliza o de contatos de sa da como vari veis auxiliares e nem os que exigem liga es externas ao rel para a constru o das l gicas internas s Localiza o de faltas t Oscilografia o rel dever ser capaz de armazenar os valores de corrente e tens es das tr s
154. prim ria at 138 e no m nimo 28 vinte e oito contatos de sa da independentes quando o rel for aplicado especificamente em esquemas de prote o de circuitos prim rio de transformadores de interliga o tens o gt 230kV sendo aceitos m dulos de amplia o de contatos externos ao rel A aplica o do rel dever ser definida no pedido Rel s que possuam contatos agrupados ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as 125 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL 02 ESPECIFCA OT ONCA 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 26 56 necessidades dos projetos da COPEL Tal an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel As caracter sticas m nimas dos contatos do rel est o listadas abaixo u 1 Condu o cont nua 5A u 2 Fechamento e condu o em 0 5 s 30A u 3 Interrup o com carga L R lt 40ms em 125Vcc 0 25A 126 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL 02 ESPECIFCA OT ONCA 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 27 56 4 5 REL DE PROTEC O DE BARRA A diferencial de barra dever atender os requisitos m nimos listados abaixo a Deve ser aplic vel para instala es de 230kV e 138kV numa frequ ncia de 60Hz com arranjos de barra t picos e padronizados conforme definido abaixo a 1 T
155. putacionais para visualiza o e constru o gr fica de l gicas internas aos rel s de prote o se existirem tamb m dever o ser fornecidos Os programas dever o tamb m permitir a visualiza o de grandezas anal gicas correntes tens es etc os estados das sa das e das entradas digitais das vari veis internas e tamb m da ativa o e desativa o de elementos internos al m da sequ ncia de eventos SOE Os programas computacionais devem ainda permitir ao usu rio visualizar os registros oscilogr ficos gerados pelo rel em formato gr fico onde al m das formas de onda de correntes e tens es de entrada do rel se possam incluir sinais digitais Dever ser poss vel a visualiza o de fasores e da composi o harm nica das grandezas anal gicas Os registros oscilogr ficos dever o tamb m ser disponibilizados em arquivos de dados na forma do padr o COMTRADE de forma a permitir que a COPEL possa utiliz los em software pr prio Caso os registros oscilogr ficos gerados pelo rel n o atendam este padr o dever ser fornecida ferramenta computacional que permita a sua convers o Toda e qualquer atualiza o de software que venha a ocorrer dever ser enviada a COPEL atrav s de mecanismos computacionais autom ticos via internet sem qualquer nus adicional a bb 114 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONICA 00 T CNICA 1
156. r es indicados nesta especifica o b Os materiais usados na constru o dos rel s n o dever o ser higrosc picos e as pe as externas dever o ser adequadamente protegidas contra corros o Os projetos dever o ser tais que as pe as dos rel s sejam facilmente intercambi veis C As conex es externas de corrente dever o possuir terminais tipo olhal d Cada rel dever ser equipado com dispositivos de prote o contra danos internos em componentes e contra opera es indevidas causados por surtos origin rios do sistema de pot ncia Estes dispositivos devem fazer parte integrante dos rel s e devem existir em todo e qualquer ponto de entrada da caixa dos rel s qualquer entrada de cabos e Dever se levar em considera o que os cabos instalados para conex o dos rel s n o s o blindados e que a COPEL n o utiliza canaletas e ou eletrodutos exclusivos para os cabos de controle e servi os auxiliares Portanto os rel s dever o ser adequados a esta situa o f Cada rel de prote o dever ser protegido contra sobretens es induzidas tanto fora do rel pela cablagem conectada como dentro dele causadas pela interrup o de circuitos indutivos e ou capacitivos g Cada rel de prote o dever ser constru do de modo a permitir a execu o de testes quando estiver montado em painel sem a necessidade de retirada completa ou de partes e sem que seja preciso a desconex o de cablagem h Cada rel dever
157. r pria rede faz a comunica o sendo esta utilizada ou n o dependendo da necessidade A GSE subdividida em Generic Object Oriented Substation Event GOOSE e Generic Substation Status Event GSSE Nas mensagens GOOSE a informa o configur vel e utiliza um data set grupamento de dados PEREIRA et al 2009 o mesmo autor cita que as mensagens GSSE somente suportam uma estrutura fixa de informa o de estado a qual publicada e disponibilizada na rede PEREIRA et al 2009 A ado o da norma IEC 61850 contribuir para que sistemas de comunica o controle supervis o e controle estejam sempre dentro de padr es que tem por finalidade garantir a confiabilidade seguran a e funcionalidade de uma SE 43 SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISTION O Supervisory Control And Data Acquisition SCADA tradicionalmente supervisionam grandes reas geogr ficas e usam uma combina o de liga es diretas atrav s de protocolos seriais modems r dio ou micro ondas e redes ethernet para atender rigorosos requisitos de disponibilidade do sistema em supervis o De forma resumida um sistema SCADA formado por terminais que coletam dados de tempo e transmitem esses dados a uma esta o principal por meio de um sistema de comunica o A esta o principal exibe os dados adquiridos e tamb m permite que o operador execute tarefas de controle remoto BAILEY 2008 p 12 A seguir a Figura 17 mostra um exemplo de interface
158. rande vantagem em prote o de LTs obtida em fun o da caracter stica de tempo inverso definida durante a elabora o de projeto el trico das LTs na Figura 1 t m se as curvas de tempo inverso a curva inversa a curva muito inversa e a curva extremamente inversa A magnitude da falta de corrente depende 21 principalmente do tipo e localiza o da falta comum utilizar rel s para prote o de sobrecorrente contra falta entre fases e fase e terra sendo a prote o entre fase e terra mais sens vel que entre fases MASON p 259 1000 00 2 en 10 00 a Inverso 1 00 w Muito Inverso Extremamente Inverso 0 10 1 10 100 M ltiplo da Corrente de Opera o Figura 1 Curva de tempo inverso Fonte Adaptado Network Protection amp Automation Guide p 9 5 O estudo de seletividade contempla o ajuste da curva de opera o ou seja realiza se um estudo de seletividade para garantir que a prote o atue para todos os curtos circuitos no trecho de linha protegida sendo a prote o de sobrecorrente dividida em fun o temporizada e instant neo sendo a temporizada de atua o em fun o da corrente e do tempo e a instant nea em fun o do valor da corrente com atua o imediata 22 Em virtude de o SEP compor se de v rios centros gerados e estar interligado atrav s de LTs radiais a uso de sobrecorrente direcional torna se obrigat rio para simpli
159. randeza de partida a tens o entre fase e terra de cada uma das fases Ambos os elementos dever o possuir temporizadores ajust veis de forma independente m Elemento de subtens o 27 o rel dever possuir pelo menos dois elementos de subtens o sendo que um deles dever usar como grandeza de partida a tens o entre fases enquanto que o outro elemento dever usar como grandeza de partida a tens o entre fase e terra de cada uma das fases Ambos os elementos dever o possuir temporizadores ajust veis de forma independente 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 124 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 14 12 09 La 00000 20302 0110 11 25 56 Elemento de sobretens o residual 64 ou 590 o rel dever possuir elemento de sobretens o que dever usar como grandeza de partida a tens o residual 3VO calculada a partir da medi o das tens es das tr s fases Este elemento dever possuir temporizador pr prio e dever poder ser configurado de forma a somente gerar alarmes ser o aceitos rel s que exijam alimenta o de TPs conectados em delta aberto para a medi o desta tens o Elemento de frequ ncia 81 o rel dever possuir pelo menos dois elementos de sobrefrequ ncia e dois de subfrequ ncia capazes de operar para frequ ncias entre 55 e 65Hz Cada um dos elementos de frequ ncia dever possuir temporizador ajust vel de forma independente dos demais O
160. re fases e terra sendo pelo Necess rio menos 1 zona revers vel 4 Tempo t pico de opera o das zonas de prote o lt 35ms instant neas 5 Desligamento mono e tripolar Necess rio Bloqueio por oscila o de pot ncia 68 Necess rio Disparo por perda de sincronismo 78 Necess rio i Teleprote o possui l gicas de DCB DCUB PUTT Necess rio POTT Esquema de fraca alimenta o weak infeed Necess rio 0 Bloqueio por falta de potencial Necess rio 1 Prote o de sobrecorrente direcional residual ou de Necess rio terra elementos instant neo e temporizado 2 Prote o de sobrecorrente de fase e neutro elemento Necess rio instant neo e temporizado 9 L gica program vel Necess rio 20 Entradas bin rias configur veis gt 23 Ea E Ex 142 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE R10 24 ESPECIFICA O T CNICA amp COPEL e 14 12 09 omwonen as 00000 20302 0110 11 43 56 Sa das configur veis cont nua I5A Fechamento e condu o em 0 55 2300 Interrup o com carga L R lt 40ms I 025A Quantidade de sa das configur veis independentes 2 32 23 Leitura no display de grandezas el tricas Necess rio corrente tens o pot ncia freq ncia etc Porta serial frontal RS 232 ou alternativa cub 3 Portas ethernet 100BASE FX traseiras E dd gt Porta traseira para conex o direta a cabo d
161. rel e um contato adicional para sinaliza o de falhas internas ao mesmo contato de alarme Rel s que possuam contatos agrupados ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL Tal an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel As caracter sticas m nimas dos contatos do rel est o listadas abaixo h 1 Condu o cont nua 5A h 2 Fechamento e condu o em 0 5 s 30A h 3 Interrup o com carga L R x 40ms em 125Vcc 0 25A 134 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL 02 ESPECIFCA OT ONCA 14 12 09 Lo 9 00000 20302 0110 11 35 56 5 0 5 E ENSAIOS 5 1 CONDI ES GERAIS A COPEL se reserva o direito de inspecionar e ensaiar o rel abrangido por esta especifica o quer no per odo de fabrica o quer na poca do embarque ou a qualquer momento que julgar necess rio O Fornecedor dever avisar a COPEL com anteced ncia de 15 quinze dias para o fornecedor nacional e de 30 trinta dias para o fornecedor estrangeiro sobre as datas em que os rel s estar o dispon veis para inspe o O per odo para inspe o deve ser dimensionado pelo Fornecedor de tal forma a n o comprometer os prazos de entrega estabelecidos em contrato O Fornecedor tomar s suas expensas todas as provid ncias para que a inspe o dos rel s por parte da COPEL se rea
162. rinciples of automation in substation advantages and disadvantages from electromechanical relays to microprocessor based relays which are applied in certain protective system philosophies in order to present a technical viability study of use of SEL microprocessor relays and they applications based on the technical specification of COPEL electric power company Key words Protective System Power Electric System Microprocessor Relays LISTA DE FIGURAS Figura 1 Curva de tempo inverso oc eie a d e d ec eR E HS Dp RR da 21 Figura 2 Prote o Diferencial de linhas aplicada em terminais de linhas de I ansm lssdO0 ciae rct edd estet edad 22 Figura Diagrama de alcance das zonas de uma prote o de dist ncia 24 Figura 4 Esquema b sico de prote o diferencial com rel s de sobrecorrente 27 Figura 5 Esquema b sico de prote o diferencial combinada com acopladores VISITS EL a 29 Figura 6 Esquema b sico de prote o diferencial combinada com um alimentador de enttada casita RE ER teneo mp a mire 30 Figura 7 Arquitetura Distribuida nae eee i 31 Figura 8 rgo acm c dccem 32 Figura 9 Principais componentes de um transformador de pot ncia 33 Figura 10 Diagrama de liga o do rel diferencial em transformador
163. ro Prote o contra falha do disjuntor Prote o temporizada de fase Prote o temporizada de neutro Sobrecorrente instant nea de sequ ncia negativa Sobrecorrente temporizada de sequ ncia negativa Prote o de terra Prote o direcional de terra Bloqueio de seguran a Prote o diferencial de barramento 99 AP NDICE D PRINCIPAIS FUN ES DA PROTE O EM TRANSFORMADOR As principais fun es da prote o em transformadores conforme Mamede Filho e Mamede 2011 p 295 N mero Fun o 23 Dispositivo de controle de temperatura 26 Prote o t rmica 27 Protec o contra subtens o 30 Dispositivo anunciador de eventos 49RMS Protec o de sobrecarga por imagem t rmica 50 Protec o de sobrecorrente instant nea de fase 50N Protec o de sobrecorrente instant nea de neutro 51 Protec o de sobrecorrente temporizada de fase 5N Protec o de sobrecorrente temporizada de neutro 5NS Protec o de neutro sens vel 51G Protec o de sobrecorrente de terra temporizada 59 Protec o contra sobretens o 63 Protec o contra a presenca de g s rel de Buchholz 63A Protec o contra sobrepress o de g s no transformador 63C Prote o contra a presen a de g s no comutador de deriva o 63A C Protec o contra sobrepress o de g s no comutador de derivac o 64 Protec o de terra 71 Detector de n vel de leo do transformador 71C Detector de n vel de leo do comutador de deriva o
164. rote o diferencial a forma mais desej vel de prote o que temos dispon vel para proteger transformadores Existem diferentes formas de se proteger um transformador em geral utilizam se de fus veis rel s de sobrecorrente rel s diferenciais e rel s de press o e atrav s de equipamentos de monitoramento de temperatura dos enrolamentos e pela an lise qu mica do g s do leo isolante HOROWITZ PHADKE 2008 p 125 Segundo Mamede Filho e Mamede 2011 p 292 devido aos diversos tipos de dist rbios que o transformador est sujeito em um sistema el trico isto ocasiona a interrup o de forma imediata de sua opera o ou redu o do seu tempo de vida til Al m disso os transformadores s o equipamento que possuem um pre o elevado de aquisi o com isso sua prote o de extrema import ncia A exist ncia de faltas pode ser dividida em faltas internas e faltas externas Faltas internas s o definidas como faltas que ocorrem entre as buchas de tens es superiores e as buchas de tens o inferior de forma geral s o as faltas que acontecem dentro da zona de prote o diferencial do transformador Na Figura 9 temos um desenho ilustrativo que apresenta a estrutura de forma simplificada Figura 9 Principais componentes de um transformador de pot ncia Fonte Bechara e Brand o Junior 2009 p 2 34 Adicionalmente aos tipos de faltas devem se citar as faltas externas aos transformadores as quais s o denom
165. rvis rio atrav s de redes de comunica o Lan Ethernet Com a ades o dos princ pios da norma IEC 61850 o sistema de automa o de subesta o se torna totalmente descentralizado e distribu do pelo fato de se utilizar diversos dispositivos eletr nicos inteligentes A comunica o entre os IEDs em alta velocidade propiciado pela utiliza o da rede e protocolos Lan Ethernet Outro conceito que garantido neste sistema a interoperabilidade ou seja a possibilidade de comunica o e substitui o de equipamentos de diferentes fabricantes Pelo fato de se utilizar fibra o sistema apresentar uma diminui o utiliza o de cabos menor interfer ncia na comunica o do sistema causada por campos eletromagn ticos e maior agilidade de projeto e comissionamento desta forma reduzindo a probabilidade de falhas e garantindo maior confiabilidade do sistema A aplica o da norma IEC 61850 garante uma f cil expansibilidade futura em caso de aumento ou moderniza o da subesta o A ET da COPEL especifica o rel de prote o com duas portas de comunica o em fibra tica com isso a integra o dos IEDs de prote o e os switches de n vel 2 ser o na filosofia de dupla estrela assim garantindo a redund ncia do sistema com funcionamento em Fail Over Mode ou seja na falha de um cabo de comunica o ou de um switch Ethernet a comunica o ser transferida para outro canal de comunica o Ethernet sem qu
166. s o residual fun o 64 ou 59G e elemento de prote o contra falha de disjuntor fun o 50BF rel deve contemplar fun es l gicas program veis desta forma com a possibilidade da combina o de vari veis internas entradas sa das e operadores l gicos e no quesito de oscilografia o rel deve realizar o monitoramento e o armazenamento dos valores de corrente e tens es de suas respectivas fases Al m disso registrar os estados das vari veis internas entradas e sa das durante a atua o do rel e para comandos e controles necess rio que o rel possua 14 entradas e 20 sa das digitais em caso de amplia o da SE o rel deve possuir canais para comunica o com m dulos de amplia o de entradas e sa das digitais Conforme as caracter sticas t cnicas apresentadas anteriormente e analise da especifica o t cnica da Copel o equipamento que se adequaria a todos estes requisitos t cnicos seria o rel de prote o de multifun o SEL 487E o qual segue ilustrado na Figura 19 para prote o controle e automa o de barramentos de at 5 Bays transformadores e autotransformadores de at 5 enrolamentos circuitos de entrada industrial reatores e grupo gerador transformador 65 SEL 487E Figura 19 Ilustra o SEL 487E Fonte Schweitzer 2013 p 27 Este equipamento possui a possibilidade de implementa o das seguintes fun es de prote o 87 diferencial 87
167. s a seguir h 6 Bloqueio por compara o direcional directional comparation blocking DCB h 7 Desbloqueio por compara o direcional directional comparation unblocking DCUB h 8 Transfer ncia de disparo permissivo por subalcance underreach tranfer trip PUTT h 9 Transfer ncia de disparo permissivo por sobrealcance permissive overreach transfer trip POTT h 10 Transfer ncia de disparo direto direct transfer trip DTT i Dever possuir l gica interna para ser habilitada quando a linha for conectada a barramento onde se configure a condi o de fonte fraca weak infeed j Bloqueio por perda ou falta de potencial fuse failure detection 119 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE SUBESTAC ES DESE COPEL ESPECIFICAC O T CNICA Hata m 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 20 56 Elemento de sobrecorrente direcional de terra ou residual o rel dever possuir elementos de Sobrecorrente direcional de neutro e ou residual Devem existir no rel pelo menos um elemento instant neo e um de tempo inverso A polariza o do elemento direcional poder ser feita por grandezas de sequ ncia negativa V2 15 ou de sequ ncia zero 3Vo 3lo k Elemento de sobrecorrente direcional de sequ ncia negativa o rel dever possuir elemento de sobrecorrente de sequ ncia negativa Devem existir no rel pelo menos um elemento instant neos e um de temp
168. s como rel s microprocessados Rel s digitais surgiram na d cada de 1960 quando as ferramentas tradicionais na an lise do SEP foram substitu das pelos computadores Mesmo que os rel s possu am muitas vantagens se comparados com os rel s eletromec nicos e os rel s eletr nicos Na poca a tecnologia dos computadores n o conseguia atender s necessidades no uso de prote o do sistema el trico e tamb m do alto custo do investimento desses equipamentos RUFATO JUNIOR 2006 p 51 Com a evolu o r pida de tecnologia a automa o tem se tornado a base da moderniza o das SEs Hoje os rel s digitais t m o total dom nio do mercado s o elementos indispens veis no esquema de prote o moderno atuando nas fun es de medi o controle e prote o Os rel s microprocessados s o compostos de circuitos eletr nicos providos de chips de alta velocidade de processamento Funcionam atrav s de programas dedicados que processam as informa es que chegam pelos transformadores de medi o Por meio de contatos externos s o efetuados os comandos decididos pelo processo de avalia o microprocessado do rel Seus ajustes de s o realizados por duas maneiras na parte frontal do rel por uma tecla de membrana por meio de instru es espec ficas ou atrav s de um microcomputador conectado no frontal do rel por meio de uma comunica o N o apresentam nenhuma padroniza o nas dimens es at mesmo porque impratic ve
169. s de todas as curvas tempo x corrente em arquivo magn tico A COPEL se reserva o direito de desqualificar as propostas em que n o constem as informa es acima requeridas e que n o possibilitem a perfeita avalia o das caracter sticas do equipamento exigidas na presente especifica o Os documentos acima relacionados servir o de refer ncia para a execu o dos ensaios de recebimento A COPEL reserva se o direito de solicitar outra documenta o al m da relacionada acima por ocasi o da proposta ou na fase de fornecimento a qual poder comprovar os requisitos t cnicos constantes nessa especifica o 138 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 Lo s 00000 20302 0110 11 39 56 6 1 FOLHAS DE CARACTER STICAS T CNICAS obrigat ria a apresentac o das folhas de caracter sticas t cnicas devidamente preenchidas que se encontram nesta especifica o 6 1 1 Preenchimento Dever ser preenchida a coluna PROPOSTA que dever conter a caracter sticas reais do rel proposto mesmo que difiram das caracter sticas especificadas b N mero ou refer ncia dos Certificados de Ensaio nas linhas reservadas aos ensaios de tipo c Nos itens onde aparecem a palavra NECESS RIO que possua na coluna Especifica o COPEL o Proponente dever preencher a coluna Especifica o Proposta com as pal
170. s elementos de frequ ncia dever o ser monitorados por um elemento de subtens o que iniba a opera o destes para tens es abaixo de valor definido pelo usu rio Elemento de falha de disjuntor breaker failure o rel dever possuir esquema de falha de disjuntor interno ou l gicas que permitam a sua f cil implementa o Este elemento dever possuir l gicas de opera o que permitam a supervis o do estado do disjuntor atrav s de corrente e atrav s de contato auxiliar do mesmo Verifica o de sincronismo o rel dever possuir um elemento de verifica o sincronismo com ajustes para defasagem angular diferen a de m dulo das tens es e escorregamento de frequ ncia O comando de fechamento emitido dever considerar o tempo de opera o do disjuntor Este elemento tamb m dever verificar as condi es de tens o de barra e linha para definir a condi o em que se dar o fechamento do disjuntorr L gica program vel o rel dever permitir a programa o de fun es l gicas em adi o aos esquemas de prote o e controle pr programados combinando as vari veis internas entradas sa das e operadores l gicos N o ser o aceitos rel s que exijam a utiliza o de contatos de sa da como vari veis auxiliares e nem os que exigem liga es externas ao rel para a constru o das l gicas internas Oscilografia o rel dever ser capaz de armazenar os valores das correntes nas tr s fases bem como a corren
171. s para outro o controle deve possibilitar a altera o autom tica de todos os ajustes de protec o fase neutro SEF etc k O rel de prote o deve possuir uma fun o para evitar abertura devido a carga fria com ajustes de tempo e pick up de fase e neutro cold load pick up l O rel de prote o deve possuir uma fun o de localiza o de faltas com indica o da dist ncia em quil metros do prov vel local da falta em rela o subesta o m O rel de prote o deve possuir a fun o de bloqueio do religamento do disjuntor por alta corrente high current lockout instantaneos lockout com ajustes separados de fase e de neutro com m ltiplos da corrente de ajuste conforme folha de caracter sticas t cnicas n O rel de prote o deve possuir contador de opera o obrigat rio com indica o do n mero de disparos acumulados sendo que esse dever ser acess veis via teclado e display no painel frontal e rearmados atrav s de senha o O Prote o elementos de falha de disjuntor breaker failure o rel dever possuir esquema de falha de disjuntor interno ou l gicas que permitam a sua f cil implementa o supervisionando se os p los do disjuntor se abriram ap s o envio de sinal de pick up do rel p Devem estar dispon veis nas portas seriais as seguintes listas de fun es e pontos de entrada e sa da p 1 Telesupervis o de estados p 1 1 Estado do disjuntor
172. saem do equipamento ou sistema monitorado Quando um transformador est em opera o as formas de corrente no prim rio e no secund rio s o monitoradas Para obten o das correntes faz se o uso de TCs dispostos em s rie com o lado de alta e de baixa do transformador Conforme Figura 10 tem se o diagrama de liga o do rel prote o diferencial de transformador de pot ncia Figura 10 Diagrama de liga o do rel diferencial em transformador de pot ncia Fonte Horowitz e Phadke 2008 p 199 Analise que o rel diferencial realiza consiste na compara o dos sinais de onda enviados para o mesmo que ter como fun o em caso de corrente diferencial 36 que o atravessa seja maior que o estipulado em projeto COURY OLESKOVICZ GIOVANNI 2011 p 109 Segundo Daniel Nogueira e Diego Prandino Alves 2009 a principal fun o deste sistema de prote o diferencial tem por objetivo proteger o transformador de pot ncia contra faltas internas como curto circuito entre espiras e descargas parciais entre enrolamentos ou entre enrolamentos e carca a 2 1 4 3 Rel s de press o de g s Buchholz O Rel Buchholz constitui um dos principais acess rios de seguran a e prote o utilizados em transformadores de pot ncia isolados a leo e dotados de tanque de expans o O Rel Buchholz tem por finalidade supervisionar continuamente o transformador visando detectar situa es anormais de forma o de g
173. scri o Codes Codes hex Codes Codes dec dec hex Binary Input All Variations 0 1 6 7 8 E 2 Binary Input Change with Time 129 130 17 28 echo of Control Relay Output Block 3 4 5 6 17 28 129 request Binary Counter All Variations 0 1 6 7 8 Counter Change Event All Variations iati 0 1 6 7 8 e 1 Internal Indications 2 um Por meio do protocolo DNP 3 0 L2 dever o ser disponibilizadas informag es de partida de unidades registro de eventos entradas digitais sa das digitais medidas anal gicas de corrente tens o pot ncia e frequ ncia dist ncia da falta etc O tamanho de cada fila de eventos a serem reportados via protocolo DNP 3 L2 dever ser maior ou igual a 100 eventos Todos os sinais dever o acompanhar os estados das fun es ou entradas digitais monitoradas com precis o SOE de 1 ms n o sendo permitidos sinais digitais tipo latch com rearme por comando e e 1 1 2 1 1 e 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 6 7 8 7 6 7 8 6 7 8 6 7 8 E ER RI ESSE EXEUN A segunda porta traseira dever poder ser usada para a remota com o rel via modem para a aquisi o de registros de oscilografia e eventos e eventualmente do mesmo utilizando o software pr prio do rel 113 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10
174. senvolvimento de nosso trabalho Ao professor Dr Raphael Augusto de Souza pela sua grande contribui o ao nos lecionar os principios de sistemas el tricos de pot ncia principalmente no c lculo de imped ncia de linhas de transmiss o e principios de c lculo de curto circuito Ao professor Dr Gilberto Manoel Alves pela sua grande contribui o e orienta o a temas relacionados a linhas de transmiss o tendo passado seus conhecimentos t cnicos e acad micos para melhor qualidade deste trabalho Aos colegas de classe e amigos que fizemos durante o curso pelas suas presen as nas madrugadas de estudo e todo esse per odo de gradua o tornando esses anos memor veis Aos amigos e colegas do trabalho com seus aux lios para realiza o deste trabalho RESUMO ALMEIDA Pedro Henrique DA SILVA Daniel Fiorini MING Lin Yu Sistema de prote o atrav s do uso de rel s microprocessados para subesta es el tricas de alta tens o padr o COPEL 2014 156f TCC Trabalho de Conclus o de Curso Engenharia Industrial El trica nfase em eletrot cnica Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 2014 Devido complexidade e a import ncia do sistema el trico de pot ncia o sistema de prote o fundamental para assegurar a funcionalidade do sistema desta forma os estudo sobre os rel s de prote o parte fundamental para evitar poss veis falhas faltas e danos ao sistema el trico Assim desenvo
175. ser capaz de armazenar os valores de corrente e tens es das tr s fases as quais est conectado bem como os estados das vari veis internas entradas e sa das durante o processo de atua o do rel Os per odos de pr e p s falta dever o poder ser configurados nos rel s com crit rios adotados pela COPEL A taxa de amostragem dos sinais apresentados nos registros oscilogr ficos n o dever ser inferior a 16 amostras por ciclo sendo que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 4 quatro registros com dura o m nima de 1 um segundo cada Entradas cada rel dever possuir pelo menos 22 vinte e duas entradas digitais independentes sendo aceitos m dulos de amplia o de entradas externos ao rel Rel s que possuam entradas digitais agrupadas ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL esta an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel Sa das cada rel dever possuir pelo menos 25 vinte e cinco contatos de sa da independentes sendo aceitos m dulos externos de amplia o de contatos externos ao rel sendo que o cabo ptico dever estar incluso no fornecimento Rel s que possuam contatos agrupados ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL sendo que essa an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel As caracter sticas m nimas dos contatos do rel est
176. stantemente enquanto o SEP estiver energizado de modo a suprimir qualquer ocorr ncia de faltas O rel de prote o um dispositivo destinado a detectar anormalidades no sistema el trico atuando diretamente sobre equipamento ou um sistema retirando de opera o os equipamentos ou componentes envolvidos com a anormalidade e ou acionar circuitos de alarme quando necess ria SOUZA 2007 p 33 Atualmente com o surgimento de novas tecnologias e necessidade de moderniza o do setor el trico para evitar e reduzir falhas no suprimento de energia el trica a utiliza o dos rel s digitais tem se destacado devido sua qualidade na atua o no seguimento de prote o comunica o e controle dos sistemas el tricos 1 2 DELIMITA O DO TEMA Pretende se com este Trabalho de Conclus o de Curso TCC desenvolver e apresentar um estudo t cnico referente s filosofias de prote o e a funcionalidade de rel s microprocessados elaborando uma solu o t cnica para o sistema de prote o restritos aos rel s microprocessados com viabilidade t cnica atrav s da utiliza o das Especifica es T cnicas ETs da Companhia Paranaense de Energia COPEL relativo a rel s microprocessados 13 PROBLEMA E PREMISSAS Durante a opera o de um determinado SEP como citam Mamede Filho e Mamede 2011 frequentemente ocorrem faltas especificas em componentes que podem ocasionar interrup es indesejadas do fornecimento de energia aos
177. subtens o etc Todo tipo de rel de prote o pode ter um ou mais caracter sticas para executar suas fun es b sicas dentro dos limites requeridos pelos esquemas de prote o e coordena o para determinados elementos de sistemas el tricos 41 Os rel s passaram por profundas ao longo dos anos desde que surgiu o primeiro dispositivo de protec o do modelo eletromec nico em 1901 que era um de rel de prote o de sobrecorrente do tipo indu o Afirmam Mamede Filho e Mamede 2011 p 7 O princ pio de prote o de diferencial de corrente foi desenvolvido em 1908 e o desenvolvimento de prote es direcionais em dois anos depois Apenas em 1930 foi desenvolvida a prote o de dist ncia e na mesma d cada surgiram os primeiros rel s de prote o base de componentes eletr nicos utilizando os semicondutores Entretanto 40 anos atr s no mercado encontrava somente rel s de prote o do tipo eletromec nicos e eventualmente um modelo ou outro com componentes eletr nicos Na d cada de 1980 surgiram s primeiras unidades de prote o utilizando a tecnologia digital o mercado brasileiro n o estava preparado a essa tecnologia devido o seu atraso tecnol gico de prote o eletr nica que acabam resultando em falhas nos equipamentos Comentam Mamede Filho e Mamede 2011 p 7 nesse mesmo per odo foram muito utilizados em algumas concession rias de energia el trica os rel s digitais e os eletr
178. ta de profissionais com grande conhecimento t cnico 1 6 1 7 PROCEDIMENTOS METODOL GICOS Apresenta o atrav s de estudos em literaturas especializadas artigos t cnicos e not cias atuais das principais falhas que aconteceram no sistema el trico brasileiro e podem ocorrer em um SEP estudo da ET da COPEL referente a rel s microprocessados relativa ao uso de rel s de prote o pesquisar a metodologia e o funcionamento das principais fun es de prote o estudos a respeito das filosofias de prote o nos principais equipamentos de SEs atrav s do uso de rel s microprocessados que ser o realizados por meio de pesquisa bibliogr fica artigos t cnicos monografias e sites de empresas especializadas correlacionadas ao assinto em quest o elabora o e apresenta o do descritivo t cnico da solu o de prote o assim como dos rel s utilizados para realiza o das fun es de prote o dos equipamentos da SE vantagens proporcionada pela aplica o da norma IEC 61850 ESTRUTURA DO TRABALHO O trabalho contar com nove cap tulos sendo eles cap tulo 1 Introdu o apresenta o da proposta defini o do tema defini o dos objetivos e motiva o para o desenvolvimento do trabalho cap tulo 2 Considera es gerais do sistema el trico de pot ncia subesta es el tricas linha de transmiss o transformador de for a barramento e suas respectivas prote es cap tulo 3 Estudo
179. te sendo o Fornecedor considerado como infrator da Ordem de Compra estando sujeito s penalidades aplic veis ao caso 137 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT ONCA T CNICA 14 12 09 EE S NE 00000 20302 0110 11 38 56 6 0 5 SEREM FORNECIDAS A PROPOSTA Dever o ser fornecidas obrigatoriamente as informa es requeridas nestas especifica es conforme rela o abaixo e outras julgadas de interesse pelo Proponente As informa es poder o ser apresentadas na forma julgada mais conveniente pelo Proponente por m cada p gina dever ser autenticada pela assinatura de um funcion rio autorizado No m nimo dever o ser fornecidas as seguintes publica es ou informa es quando aplic veis a Atestados de conformidade de acordo com o requerido no item 2 3 b Comprova o de fornecimentos anteriores conforme requerido no item 2 4 c Comprova o da exist ncia em territ rio nacional de laborat rio para execu o dos ensaios de recebimento de acordo com o item 5 0 relacionando os equipamentos de ensaio dispon veis d Rela o dos softwares incluindo suas vers es que fazem parte do escopo do fornecimento conforme descrito no item 3 1 e Rela o de ferramentas e materiais especiais recomend veis e necess rios conforme item 2 9 f C pias dos relat rios de todos os ensaios de tipo efet
180. te residual e de terra e as tens es nas tr s fases al m dos estados das vari veis internas entradas e sa das durante o processo de atua o do rel Os per odos de pr e p s falta dever o poder ser configurados nos rel s com os crit rios adotados pela COPEL A taxa de amostragem dos sinais apresentados nos registros oscilogr ficos n o dever ser inferior a 16 amostras por ciclo sendo que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 4 quatro registros com dura o m nima de 1 segundo cada Entradas cada rel dever possuir pelo menos 14 quatorze entradas digitais independentes quando utilizados em esquemas de prote o de circuitos de transformadores de distribui o tens o prim ria at 138 e no m nimo 22 vinte e duas entradas digitais quando o rel for aplicado especificamente em esquemas de prote o de circuitos prim rio de transformadores de interliga o tens o gt 230kV sendo aceitos m dulos de amplia o de entradas externos ao rel Rel s que possuam entradas digitais agrupadas ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos da COPEL Tal an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel A aplica o do rel dever ser definida no pedido Sa das cada rel dever possuir pelo menos 20 vinte contatos de sa da independentes quando utilizados em esquemas de prote o de circuitos de transformadores de distribui o tens o
181. tens o 67P sobrecorrente direcional de fase polarizado por tens o 67G sobrecorrente direcional de neutro polarizado por corrente e tens o 67Q direcional de sequ ncia negativa polarizado por tens o 85 esquemas de controle ou teleprote o PUTT POTT DCUB DCB DTT etc ou l gica program vel 79 religamento autom tico quatro tentativas para at dois disjuntores 25 verifica o de sincronismo para at dois disjuntores 27 59 subtens o e sobretens o fase neutro e entre fases 59G sobretens o de neutro 59Q sobretens o de sequ ncia negativa 50 62BF falha de disjuntor para at dois disjuntores 60 perda de potencial 81 sub sobrefrequ ncia taxa de varia o de frequ ncia df dt 32 direcional de Pot ncia 49 sobrecarga por imagem t rmica 87V diferencial de tens o para banco de capacitores de alta tens o por l gica arc sense technology AST para detec o de faltas de alta imped ncia 5 3 1 Caracter sticas B sicas do Rel SEL 451 A Fun es de Medi o correntes de fase la lb lc para as 2 entradas de corrente 2 disjuntores medidas separadamente ou combinadas de neutro 10 e correntes de sequ ncia 11 12 10 73 tens es de fase Va Vb Vc para as 2 entradas de tens o tens es de sequ ncia V1 3V2 3V0 pot ncia ativa e reativa por fase e trif sica quatro quadrantes fator de pot ncia por fase e trif sico medi
182. ter sticas m nimas dos contatos do rel est o listadas abaixo p 1 Condu o cont nua 5A p 2 Fechamento e condu o em 0 5 s 30A p 3 Interrup o com carga L R lt 40ms em 125Vcc 0 25A 128 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE R10 Data 34 COPEL ESPECIFCA OT CNCA 00 T CNICA 14 12 09 EE NA 00000 20302 0110 11 29 56 4 6 MODULO DE TRANSFER NCIA DE COMANDOS E OU SINAIS O m dulo de transfer ncia de comandos um par de equipamentos destinados a transmitir um conjunto de sinais digitais originados no lado fonte sinais de atuac o de protec o e alarmes para o destino atrav s de um par de fibras pticas dedicadas Os requisitos m nimos destes equipamentos encontram se descritos abaixo a Os equipamentos dos dois terminais dever o compartilhar entradas e sa das isto ao acionamento de uma entrada de um dos equipamentos dever corresponder o fechamento de um nico contato no terminal oposto b Os transmissores e receptores pticos dever o ser dimensionados para um circuito ptico constitu do por 2 fibras dedicadas de tipo monomodo 9 125 micrometros na faixa de 1310nm Os transmissores e receptores pticos dever o estar dimensionados para um alcance de no m nimo 70km setenta quil metros c Quando solicitado na requisi o o m dulo dever ser dimensionado para comunica o atrav s de um multiplexador com interface ITU G 703 codireciona
183. trada das 125 Vcc entradas sa das digitais da posi o C CONFORMAL COATING Nenhum FRONT OVERLAY Controle Frontal de Bay Inv lucro Fonte Adaptado Schweitzer 2013 54 REL DE PROTE O DIFERENCIAL PARA APLICA O BARRAMENTOS A prote o diferencial de Barras comumente disposta de duas maneiras distintas sendo elas concentrada e distribu da estas configura es foram explicadas anteriormente Conforme analise da ET da Copel n o h uma determina o referente ao tipo de configura o que deve ser adotada devido a isso consideraremos uma filosofia concentrada e o rel deve possuir os seguintes requisitos t cnicos baseada no princ pio diferencial com restri o percentual a prote o de barras deve ser de baixa imped ncia para qualquer tipo de faltas entre fases e entre fase e terra que possam acontecer na sua zona de atua o provocando o disparo e bloqueio de fechamento de todos os disjuntores associados ao ocorrer faltas externas zona de prote o com a satura o completa de um ou mais TCs o rel deve garantir a sua estabilidade o rel deve ser seletivo por fase possuindo pelo menos duas zonas de prote o que tornem o rel apto a se adaptar s configura es operativas da barra protegida a prote o de barras poder ser dos tipos concentrado ou distribu do No tipo concentrado as unidades de entrada de corrente origin rias dos transformadores de corrent
184. transformadores de corrente e Deve ser seletivo por fase possuindo pelo menos duas zonas de prote o que tornem o rel apto a se adaptar s configura es operativas da barra protegida f A prote o poder ser do tipo concentrado ou distribu do No tipo concentrado as unidades de entrada de corrente origin rias dos transformadores de corrente dever o estar concentradas em uma mesma caixa ou no m ximo em uma caixa por fase No tipo distribu do as unidades de aquisi o de corrente origin ria dos transformadores de corrente unidades de bay dever o poder ser instaladas no mesmo painel de prote o em que est instalada a unidade central g Deve ser de tecnologia digital num rica sendo que rel s de outras tecnologias n o ser o aceitos h Deve ser adequado para conex o a secund rios de transformadores de corrente de diferentes caracter sticas e rela es sem a necessidade de utiliza o de transformadores de corrente auxiliares A corrente nominal dos secund rios dos transformadores de corrente empregados pela COPEL de 5 A i Deve possuir facilidades de parametriza o que permitam bloquear a atua o do elemento diferencial para a realiza o de testes ou para atender situa es operacionais sem a necessidade de desconex o de entradas ou sa das j Deve se adaptar configura o operativa da subesta o sem a necessidade de chaveamentos de corrente nos circuitos secund rios de
185. uados no rel proposto em laborat rios oficiais devidamente credenciados ou que tenham a capacita o comprovada para execut los Dever o ser apresentados todos os ensaios constantes do item 2 3 COMPROVA O DE CONFORMIDADE desta especifica o 0 Manuais de instru es completos dos rel s propostos Esses manuais dever o conter informa es detalhadas sobre as caracter sticas t cnicas descri o dos elementos de prote o existentes l gicas internas e l gicas definidas pelo usu rio informa es para instala o opera o e manuten o dos equipamentos al m de recomenda es para execu o e inspe o e testes a serem executados nos mesmos h Programa de treinamento de acordo com item 2 10 i Plano de inspe o e testes PIT de acordo com item 5 2 j Especificamente para o item 4 7 que diz respeito ao fornecimento de rel s para prote o de alimentadores desenhos com curvas tempo x corrente para curtos circuitos fase fase e fase terra em escala log log no formato padr o COPEL Tal formato ser fornecido pela COPEL somente ao contratado em per odo posterior a emiss o da ordem de compra assim com todos os detalhes necess rios para a confec o dos mesmos tais como tamanho escritas cores etc Uma vez aprovados os desenhos das curvas dever o ser enviados em sua forma definitiva na quantidade de um desenho por rel desse tipo fornecido Dever o tamb m ser fornecidos os arquivos de ponto
186. uipamentos s o capazes de identificar os defeitos alertar a quem opera o SEP e promover a abertura de disjuntores para retirar o trecho defeituoso de opera o mantendo a opera o normal do restante sem que os efeitos desse defeito prejudiquem a sua opera o A atua o de sistema de prote o el trico separada em tr s grupos que s o a prote o prim ria ou principal a prote o secund ria ou de retaguarda e prote o auxiliar A prote o prim ria tem a sua fun o principal de indicar o local da falta e o tipo de defeito que ocorre no SEP consequentemente ter uma r pida retirada apenas em elemento que sofre o curto circuito ou em opera o anormal A prote o secund ria ou retaguarda cuja finalidade de operar quando a prote o prim ria n o entrou em atua o e na manuten o da mesma A prote o auxiliar funciona com multiplicador de contatos sinaliza o ou temporizador etc 3 3 DISPOSITIVOS DE PROTE O Encontram se basicamente dois dispositivos dedicados nos sistemas prote o de el tricos de qualquer natureza que s o os fus veis e os rel s De acordo com Mamede Filho e Mamede 2011 p 7 os fus veis funcionam pela fus o do seu componente met lico desenvolvido com caracter stica de tempo versus corrente E os rel s constituem uma quantia grande de dispositivos que fornecem v rias formas de prote o aos sistemas de el tricos como sobrecarga curto circuito sobretens o
187. uma entrada USB para conex o com microcomputadores O fabricante dever garantir a compatibilidade do cabo conversor com seus equipamentos e softwares A quantidade desses cabos dever ser conforme instru o a seguir De 1 a 5 rel s 3 cabos De 6 a 10 rel s 5 cabos De 11 a 20 rel s 8 cabos Acima de 20 rel s 10 cabos A porta frontal do rel ser utilizada para comunica o local com o rel com o objetivo de parametriza o aquisi o de dados de oscilografia e registros de eventos bem como para leitura de medidas de grandezas anal gicas A dupla porta ethernet 100BASE FX traseira ser conectada a um sistema SCADA atrav s de fibras pticas mult modo utilizando do protocolo DNP 3 0 L2 sobre UDP IP e TCP IP e IEC 61850 Para o protocolo DNP 3 0 dever ser fornecida a documenta o do perfil deste protocolo assim como o m todo de mapeamento dos pontos os quais dever o ser configurados livremente conforme necessidades da COPEL em cada uma de suas instala es Dever ser fornecida uma tabela de objetos contendo os objetos suportados bem como as varia es descri es function codes e qualifier codes para requisi o e resposta conforme tabela abaixo onde s o definidos os requisitos m nimos aceit veis 112 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTACOES DESE ESPECIFICA O T CNICA 00000 20302 0110 11 Tabela de objetos Function Qualifier Function Qualifier De
188. ura o da subesta o atrav s de Necess rio l gica interna Tempo de opera o do elemento diferencial sam o 2 N mero de entradas bin rias configur veis Sa das configur veis Condu o cont nua EEE Fechamento e condu o em 0 5 s 230A Interrup o com carga L R 40ms Oscilografia n mero de registros dispon veis com taxa de amostragem m nima de 16 amostras por ciclo e com 2 4 dura o m nima de 1s Registrador de eventos sequenciais n mero de 2 500 eventos armazenados em mem ria n o vol til 14 ES 147 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIADE revis o DE ENGENHARIA DE Revis o SUBESTA ES DESE Z COPEL 00 ESPECIFICA OT CNCA T CNICA PEE 14 12 09 BR crias 00000 20302 0110 11 48 56 Sincroniza o com demodula o IRIG B Necess rio EEE O EE _ E NN Protocolo da interface ethernet DNP 3 0 e Protocolo da interface ethernet DNP 3 0 IEC 61850 61850 Necess rio Eee aos requisitos das portas de comunica o Teclado Teclado display frontal frontal Necess rio 148 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE Revis o X 5 Data ESPECIFICAC O T CNICA IET 14 12 09 Folha 00000 20302 0110 11 49 56 7 6 REL DE PROTEC O DE ALIMENTADORES Fun o 51 de fase 0 25 a 15A Fun o 51 de neutro 0 02 a 15A Fun o 51GS de neutro sens vel SEF SEG 0 005 a 1 500A Fun
189. xa de amostragem dos sinais apresentados nos registros oscilogr ficos n o dever ser inferior a 16 amostras por ciclo sendo que o rel dever ser capaz de armazenar pelo menos 4 quatro registros com dura o m nima de 1 segundo cada para entradas de rel s cada rel dever possuir entradas digitais independentes e em n mero suficiente para a monitora o do estado das seccionadoras conectadas ao barramento principal e ao barramento de transfer ncia e do disjuntor de cada um dos circuitos conectados ao barramento da subesta o atrav s de contatos normalmente abertos e normalmente fechados para sa das de rel s cada rel dever possuir pelo menos 2 dois contatos de sa da independentes para cada circuito conectado ao barramento protegido e que o n mero total de contatos de sa da dever ser definido em fun o do n mero total destes circuitos prevendo se futuras amplia es Rel s que possuam contatos agrupados ser o analisados para verificar sua compatibilidade com as necessidades dos projetos Tal an lise de compatibilidade implicar na aceita o ou n o do rel 79 De acordo com os requisitos m nimos e a an lise da especifica o t cnica da COPEL o equipamento que se adequaria a todos estes requisitos t cnicos para a aplica o de prote o de barras o rel de prote o diferencial de barras de baixa imped ncia de alta velocidade tipo SEL 487B 1 SEL 487B Figura 21 Ilustra o
190. xecutar diversas fun es e tamb m pode executar muitas outras tarefas na SE Por exemplo medi o monitoramento controle localiza o de faltas fornecimento como retaguarda para os rel s que est o em falta PHADKE THORP 2009 p 5 custo o custo de um rel o fator principal para sua aceita o do mercado Os primeiros rel s digitais custavam 10 a 20 vezes mais caro em rela o aos rel s convencionais de estado s lido Ao longo dos anos o custo foi reduzido drasticamente e sua velocidade de processamento aumentou substancialmente 49 e integra o digital Os computadores e a tecnologia digital t m se tornado a base da maioria dos sistemas empregados nas SEs Medi es comunica o de dados e controle s o praticamente realizados fazendo se uso da tecnologia digital A fibra ptica para a comunica o devido a sua imunidade interfer ncia eletromagn tica suscept vel de tornar se o meio para transmiss o do sinal de um ponto ao outro ponto da SE PHADKE THORP 2009 p 4 Como Coury Oleskovicz e Giovani 2007 p 5 destacam que nas subesta es modernas os rel s digitais devem estar integrados naturalmente nesses sistemas Uma estrutura hier rquica que envolve a integra o dos sistemas de supervis o controle medi o e prote o com o sistema el trica PHADKE THORP 2009 p 20 Na Figura 16 tem se o esquema de uma estrutura hier rquica dos Servidor Central Pi n veis
191. zar a prote o de bloqueio por oscila o de pot ncia fun o 68 57 desempenhar a fun o de disparo por perda de sincronismo fun o 78 em termos de teleprote o o rel deve possuir um canal de comunica o para possibilitar a escolha do esquema de prote o o qual ser escolhido a crit rio do usu rio Nos esquemas de teleprote o os elementos direcionais fun o 67N e fun o 67Q dever o compor as fun es de prote o do rel e devem estar dispon veis e serem em n meros suficientes para atua o da teleprote o Os esquemas de prote o que devem estar presente no rel de prote o s o DCB DCUB PUTT POTT e DTT dispor de l gica interna para que quando a linha esteja conectada ao barramento se estabele a a configura o de fonte fraca bloqueio por perda ou falta de potencial o rel deve possuir elemento de sobrecorrente direcional terra fun o 67G ou residual de modo a possibilitar a prote o direcional de sequ ncia negativa fun o 670 o IED de prote o precisa desempenhar em conjunto com o elemento direcional a fun o de sobrecorrente de fase fun o 50 51 sobretens o fun o 59 SOTF fechamento sob falta fun o de falha de disjuntor fun o 50BF religamento autom tico fun o 79 localiza o de falta e verifica o de sincronismo fun o 25 s o elementos essenciais para a aplica o de rel s de dist ncia para prote o conforme a norma da

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