Aula 04 - Modulo 2-P1-2

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Proteção de Sistemas 
Elétricos de Potência
Disciplina: POE – Proteção de Equipamentos Especiais
1. Módulo 1 – Bancos de capacitores
Parte I – Identificação do equipamento e parâmetros principais.
Parte II – Introdução às falhas: caracterização, necessidades e desafios.
Parte III – Funções de proteção aplicadas para redução de danos em casos de falhas.
2. Módulo 2 – Reatores
Parte I – Identificação do equipamento e parâmetros principais.
Parte II – Introdução às falhas: caracterização, necessidades e desafios.
Parte III – Funções de proteção aplicadas para redução de danos em casos de falhas.
3. Módulo 3 – Barramentos
Parte I – Identificação do equipamento e parâmetros principais.
Parte II – Introdução às falhas: caracterização, necessidades e desafios.
Parte III – Funções de proteção aplicadas para redução de danos em casos de falhas.
Parte IV – Função Diferencial de Barras (ANSI 87B).
4. Módulo 4 – Proteção de Falha de Disjuntor
Parte I – Explicação e ramo de aplicação.
Parte II – Vantagens da sua utilização.
Parte III – Lógicas e diagramas funcionais, caso real.
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CONTEÚDO
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Módulo 2
Reatores
Parte I – Identificação do equipamento 
e parâmetros principais
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O EQUIPAMENTO
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O EQUIPAMENTO
▪ O reator possui construção semelhante ao transformador de potência, porém com apenas
um enrolamento e ciclo de carga constante.
▪ É instalado principalmente em sistemas elétricos de grande porte nos setores de
transmissão e distribuição de energia elétrica. Linhas de transmissão longas.
▪ Os objetivos da utilização deste equipamento:
▪ Reduzir ou anular o efeito Ferranti.
▪ Controle de tensão do sistema elétrico.
▪ Reduzir sobretensões nos surtos de manobra.
▪ Compensação reativa.
▪ Redução do consumo de energia.
▪ Postergar investimentos estruturais na rede, preservando o meio ambiente.
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O EQUIPAMENTO – APLICAÇÃO
▪ Efeito Ferranti
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O EQUIPAMENTO – APLICAÇÃO
▪ Efeito Ferranti
▪ Uma alteração no fluxo da potencia reativa entre barras causa uma alteração dos 
módulos das tensões nestas barras.
▪ O reator em derivação visa neutralizar o efeito da reatância da linha. Reator em 
derivação indutivo é empregado para compensar a reatância capacitiva natural da 
linha.
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O EQUIPAMENTO – APLICAÇÃO
▪ Efeito Ferranti
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O EQUIPAMENTO
▪ Principais normas:
▪ IEC 60076-6 – Power transformers - Part 6: Reactors.
▪ IEEE Std C37.109 – IEEE Guide for the Protection of Shunt Reactors.
▪ ABNT/NBR 5356-6 – Transformadores de Potência: Parte 6 – Reatores.
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O EQUIPAMENTO – ESPECIFICAÇÃO
▪ Características principais
▪ Construção: Seco (limitado a 69 kV) ou a óleo.
▪ Tipo de núcleo: ar ou ferromagnético.
▪ Número de fases: monofásico ou trifásico.
▪ Custo do investimento.
▪ Confiabilidade e a necessidade de unidade (fase) reserva.
▪ Limitações de transporte (peso e altura máxima).
▪ Limitações de capacidade de fabricação.
▪ Limitações de capacidade de ensaios em fábrica.
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O EQUIPAMENTO – ESPECIFICAÇÃO
▪ Características principais
▪ Isolamento: Os condutores (cobre) das bobinas do enrolamento são envolvidos em
tiras de papel, que formam a isolação entre condutores adjacentes. O papel
isolante deve ter características elétricas, térmicas e mecânicas de acordo com o
limite de elevação de temperatura do reator (55°C, 65°C ou 95°C).
▪ Resfriamento: tipicamente resfriado a óleo.
▪ Tipo de aterramento: estrela solidamente aterrada ou estrela aterrada através de
impedância.
▪ Os reatores submetidos ao regime de operação estabelecido devem ser
especificados para a expectativa de vida útil de 36 anos.
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O EQUIPAMENTO – ESPECIFICAÇÃO
▪ Ponto de atenção em relação a manobras do reator
▪ Não devem provocar sobretensões inadmissíveis ou transitórios de frequência
elevada que possam colocar em risco os demais equipamentos da subestação, nem
o próprio reator manobrado.
▪ A sua manobra não deve provocar reignição ou reacendimento do arco nos
disjuntores quando de sua manobra.
▪ Utilização de equipamentos de manobra com resistores de pré-inserção, que serão
inseridos no circuito apenas durante a operação de manobra, sendo
posteriormente curto-circuitados.
▪ Aplicação de dispositivos sincronizadores que determinam o instante mais
favorável para o fechamento e/ou para a abertura do equipamento de manobra,
de tal forma a minimizar as tensões e correntes transitórias resultantes.
Monitoramento Zero Voltage Closing (ZVC).
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O EQUIPAMENTO – ESPECIFICAÇÃO
▪ Principais parâmetros
▪ Frequência nominal (fr).
▪ Número de fases.
▪ Potência reativa nominal.
▪ Tensão nominal (Ur).
▪ Tensão máxima operativa (Umax).
▪ Tipo de aterramento do neutro.
▪ Linearidade da curva de magnetização tensão versus corrente (U x I).
▪ Perdas totais.
▪ Fatores de otimização de perdas.
▪ Limites de elevações de temperaturas do óleo e enrolamento.
▪ Expectativa de vida útil da isolação.
▪ Tipo do sistema de resfriamento.
▪ Limite de nível de ruído.
▪ Limite da amplitude de vibração.
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O EQUIPAMENTO – FUNCIONAMENTO
▪ Regime permanente
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O EQUIPAMENTO – FUNCIONAMENTO
▪ Regime transitório – corrente de inrush
▪ A manobra de energização de um reator estabelece a corrente de ligação (corrente
de inrush), a qual é caracterizada como um fenômeno transitório associado a efeitos
de saturação no núcleo magnético.
▪ Diferentemente de um transformador, o reator não apresenta remanência (ou fluxo
remanente), devido à presença de entreferros (gaps de ar) em sua coluna principal.
▪ Por outro lado, o amortecimento da condição assimétrica é lento, devido às perdas
baixas de um reator.
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O EQUIPAMENTO – FUNCIONAMENTO
▪ Regime transitório – corrente de inrush
▪ Com núcleo não saturado, o primeiro pico da corrente pode atingir no máximo 2,82
vezes a corrente nominal.
▪ Todavia, com núcleo saturado, o valor de pico da corrente pode atingir até 5,7 vezes
a corrente nominal.
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O EQUIPAMENTO – FUNCIONAMENTO
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Módulo 2
Reatores
Parte II – Introdução às falhas: 
caracterização, necessidades e 
desafios
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PROTEÇÃO DO REATOR
▪ Principais falhas
▪ Curtos-circuitos por falhas nas buchas ou de isolamento.
▪ Sobretensões.
▪ Elevações de temperatura.
▪ Alterações no óleo.
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PROTEÇÃO DO REATOR
▪ Controlar as elevações de temperatura
▪ Elevação de temperatura média e do topo do óleo em relação ao meio de
resfriamento externo (ar ambiente).
▪ Elevação de temperatura média do enrolamento em relação ao meio de resfriamento
externo (ar ambiente).
▪ Elevação de temperatura da superfície e do ponto mais quente do núcleo em relação
ao meio de resfriamento adjacente (óleo isolante).
▪ Elevação de temperatura de componentes metálicos externos em relação ao meio de
resfriamento externo (ar ambiente).
Essas elevações de temperatura devem ser adequadamente controladas, com o objetivo
de minimizar avarias, formação de gases combustíveis e/ou redução de vida útil dos
materiais isolantes envolvidos.
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PROTEÇÃO DO REATOR
▪ Norma ABNT NBR5356-1
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PROTEÇÃO DO REATOR
▪ Capacidade de Sobretensão
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PROTEÇÃO DO REATOR
▪ Desempenho acústico
▪ Reator em derivação em operação produz ruído que, ao longo do tempo, pode
resultar em desconforto para as pessoas e danos ambientais.
▪ O desempenho acústico de um reator em derivação é certificado através de um
conjunto de ensaios de medição do nível de ruído audível (pressão acústica, dB(A)).
Esse é um ensaio especial conforme definido na Norma ABNT NBR5356-6.
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PROTEÇÃO DO REATOR
▪ Desempenho mecânico
▪ O projeto e a fabricação de reatores em derivação devem ser realizados de forma a
minimizar e controlar as solicitações mecânicas estabelecidas por vibração.
▪ Vibração do núcleo e enrolamento.
▪ Vibração do tanque, devido às solicitações mecânicas estabelecidas em
chapas, reforços, suportes e filetes de soldas.
▪ Vibração de equipamentos de resfriamento, acessórios e instrumentos.
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PROTEÇÃO DO REATOR
▪ Resumo dos pontos de atenção do equipamento
▪ Objetivo da sua aplicação.
▪ Tipo de isolamento e resfriamento. Atenção para os níveis de elevação de
temperatura.
▪ Chaveamento do reator (corrente de inrush).
▪ Dispositivos de manobra.
▪ Vida útil e perdas elétricas.
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PROTEÇÃO DO REATOR
▪ Resumo dos pontos de atenção do equipamento
▪ Método de aterramento.
▪ Falhas internas.
▪ Verificação da temperatura do óleo e gases internos.
▪ Ruídos e vibração.
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