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C6pia impressa pelo Sistema CENWIN GUIA DE APLICACAO DE RELiS PARA A PROTECAO DE TRANSFORMADORES Procedimento 03.026 NBR 8926 JUN11985 SJMARIO 1 Objetivo 2 Normas eiou documentos complementares 3 Consideragiks filos6ficas e emnBmicas 4 Tipor de falhao 5 correntes no relb 6 Deteq% el6tiica de faltas 7 DetecqZo metinica de faltas 8 Prote&a t&mica 9 Elimina@ de faltas 10 Filosofias de reenergizag% 11 AnBIke de gas 12 Esquemar de pmtq%a especiais ANEXO A - Figuras ANEXO B - Exemplo para a escolha das relag6er dos TC ANEXO C - TC intermedikios para prote@o diferencial - Exemplo de tilculo de rela@fer ANEXO D - Legenda 1 OBJETIVO 1.1 Esta Norma tern por objetivo orientar a aplica$o de rel<s e de outros dispo ,- sitivos de proteGzo de transformadores de pot&cia. 1.2 Esta Norma rev; a filosofia geral e as considerag;es econ6micas envolvidas na proteqao de transformadores, descreve oytipos de faltas conhecidos e a borda problemas tknicos corn tais proteG;es, inclusive o comportamento do transformador de corrente nas condi@es de falta. Origem : ABNT - 3:09.41.12-001/1983 CB3 . ComitC Brasileiro de Eletricidade CE-3:41.12 Comissrio de Estudos de Proteciio de Transformadores por R&s SISTEMA NACIONAL DE ABNT - ASSOCIA~AO BRASILEIRA METROLOGIA, NORMALIZACAO E QUALIDADE INDUSTRIAL DE NORMAS TECNICAS a Palavrar-chave: reks - prote@ NBR 3 NORMA BRASILEIRA REGISTRADA CDU: 621.316.925 Todor w dimitoa mservador 83 p&inar C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 2 NBR 8926/1985 1.3 Nesta Norma s% descritos os diversos tipos de dispositivos de protesao el,$ - tricos, me&icos e tgrmicos. 1.4 Nesta Norma s%o abordados problemas associados, tais coma o isolamento da fa,ta e reenergiza&o. E dada mais &fase 5s aplicakks preticas do que 5 teoria basica. 2 NORMAS ElOU DOCUMENTOS COMPLEMENTARES Na aplicaG:o desta Norma 6 necessario consultar: NBR 5356 - Transformador de pot&cia - Especificagao; NBR 5416 - Aplica&o de cargas em transformadores de pot&cia--Ptoced.imen - to; NBR 6856 - Transformadores de corrente - Especifica&o; NBR 7070 - Guia para amostragem de gases e 61.~0 em transfiormadores e para a analise dos gases livres e dissolvidos - Procedimento; NBR 7274 - Interpreta~ao da analise dos gases de transformadores em servi $0 - Procedimento; ANSI-C-37-2 - Electrical power system device function numbers. ANSI 86 3 CDNSlDERACdES FlLOSdFlCAS E ECON6MlCAS 0s reles de protqao sao aplicados a componentes de urn sistema de potsncia para: a) separar uma parte em falta do restante do sistema, de modo que este cant i - nue em funcionamento; b) limitar OS danos 2 parte em falta e minimizar a possibilidade de incgndio. Na protqao de alguns componentes, particularmente de linha de transmissao de al ta tensso, a IimitaGZo do dano depende da fun@o dos reles na prote$o do siste ma. Entretanto, cow o custo de reparagao de transformadores pode ser alto e co - mo dispositivos de-protqao de alta velocidade de operaggo e a!ta sensibilidade podem reduzir danos e diminuir esses Custos, devem ser consideradas as proprieda - des dos reles de prote$io de transformadores, especialmente para os de grande po - t&cia. Como as faltas internas de transformadores quase sempre envolvem baixas car ren tes em rel+o 5 nominal, ha a necessidade de alta sensibilidade e alta veldcida - de de opera$ao para se obter boa protqao. C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 3 OS transformadores atuais, dotados de prote$o contra descargas atmosfCricas,sao equipamentos bastante confi&eis; nso obstante, tanto quanta exista a possibili dade de faiha, a protecao < necesssria. Nao existe nenhum padrao de prote$ao p& ra todos OS transformadores, nem mesmo para transformadores idkticos apl icados diferentemente. A maioria das instalagoes requer estudos individuais especiali zados, de mode a escolher o melhor e mais econ;mico esquema de protegk. Freqiiel temente,; possivel adotar mais de urn esquema tecnicamente correto, cujas alter nativas variam Segundo diferentes graus de sensibilidade, de velocidade de oP: ragao e de seletividade. 0 projeto escolhido deve se caracterizar pela mel hor combinasao desses fatores tendo em vista a economia que pode ser obtida, simulta neamen te , reduzindo-se ao minima: a) o custo de opera$o do dano; b) os efeitos adversos ao equilibrio do sistema; c) a propagagao do dano a equipamentos adjacentes; d) o period0 de indisponibilidade do equipamento danificado, Na protegso de transformadores deve ser considerada a protegao de retaguarda. A falha de urn rel< ou de urn disjuntor durante uma falta no transformador, pode lhe causar danos de tal manta que sua repara$o seria impraticzvel. Quando a falta se dissemina devido a nzo operagao da protesao do transformador, devem ope rar rel& de linha remotos ou outro dispositivo de protegao. A avaliagao do ti po de prote$o aplicado a urn transformador, deve incluir, em parte, de coma a in tegridade de urn sistema pode ser afetada por uma falta nessas condigoes. Nesta determinagso. em que estso envolvidas faltas raras mas graves,costuma sur gir dos especialistas uma diversidade de opini6es quanta ao grau de protegiio re querido pelos trasnformadores. A consideracao economica mais relevante Go ~.esta~ nos dispositkos de detecca”o de faltas, mas sim nos equipamentos de manobra (dis - juntores): Frequentemente, tais equipamentos de manobra na”o se justificam somen- te para a pnotecao do transformador. Pelo menos, a mesma importsncia dada a v-0 tecao de transformadores deveria ser dada aos requisites de service, a operacao e a filosofia de projeto do sistema. A avaliacao dos riscos envolvidos, da protecao disponivel e dos custos incorri- dos 6 necessaria para evitar solucoes extremas. Tais consideracoes envolvem mais a arte do que a tecnica de protecao. Cdpia impressa pelo Sistema CENWIN 4 NBR 8926/1985 4 TIPOS DE FALHAS 4 D 1 Categorias As falhas em transformadores podem ser grupadas nas seguintes categorias princi pais: Tipo 1 - Falha na isola$o do enrolamento de AT e BT; Tipo 2 - Falha na isola$o do enrolamento tercisrio; Tipo 3 - Falha devida a esfor$os mecznicos de curto-circuito; Tipo 4 - Falha no nljcleo; Tipo 5 - Falha no sistema de comuta$ao sem ten&o; Tipo 6 - Falha no sistema de comutaqao sob carga; Tipo 7 - Falha nas buchas; Tipo 8 - Outras falhas. 4.2 Estatisticas 4.2.1 A CESP -I Cia. Energetica de S?IO Paula, num period0 de observasao de 1968 a 1978, apresentou a seguinte estatistica de falhas, conforme as Tabelas 1 a 4: TABELA 1 Rela$o dar falhas/defeitos em transformadores par classe de tensk~ Ten&o N&nero Nhero tipo de falha/defeito de kV instalado falhas 1 2 3 4 5 6 7 8 69 51 06 06 - - - - - - _ 88 38 05 04 - - - - 0, - - 138 135 44 15 03 21 - 05 - - - 230 I I 23 02 (-I-(-(-(-(02/-/ - 440 84 07 03 - - - - 02 - 02 C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 89260985 5 TABELA 2 - RelaqZa das falhas/defeitos omrridos em transformxlores par grupo de liga+ NGmero Nimero Tipo de falha/defeito Grupo de ligaqao de instalado falhas 1 2 3 4 5 6 7 8 A-k 57 03 - - - - - (j2- 01 k-A 82 22 16 - - - 05 - - 01 k-k-n 88 06 01 - 02 - - 03 - - A-A 66 27. 10 02 15 - - - - - A-k 22 02 - 0, 01 7 - - - - Monofasicos 16 04 o,- 03 - - - - - TABELA 3 - Relay% das falhas/defeitos ocorridos em transformaiores par faixa de pot&n& Pot&cia MVA o-8 8,1-12,5 13-20 21-30 31-50 51-100 101-200 200-300 I I Niimero instaladc NGmero de falhas 81 11 51 20 45 10 28 10 39 07 26 00 40 0421 03 t - 1 - 11 07 03 02 02 03 - - 2 01 02 I Tipo de falha/defeito T - 10 t 07 04 1 - T - - I I T 01 05 6 01 02 02 -7 t 8 01 01 -, TABELA 4 - Rela& das falhasldefeitos ocorridos em transformadores par mecanismo de comuta@o Sistema de comutagZ0 sem tensZ0 NGmero NGmero Tipo de falha/defeito instalado de falhas 1 2 3 4 5 6 7 8 sob 187 38 24 - 08 - 05 - - 01 carga 144 26 04 03 13 - - 05 - 01 C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 6 NBR 8926/1985 4.2.2 A CHESF - ,Cia. Hidro Eletrica do Sao Francisco, "urn period0 de observa- ~:o de 1969 a 1980, apresentou a seguinte estatistica de falhas, conforme as Ta - belas de 5 a 8: TABELA 5 Relaflo das falhas par classe de tensio Tens50 Nhe ro Niirw ro Tipo de falha/defeito kV instalado de falhas I 2 3 - - T - - 01 04 - - 4 4 5 5 6 7 6 7 8 8 69 35 I9 06 138 22 03 - 230 77 28 02 500 15 . 01 - 07 05 01 - 02 02 - I3 02 04 - - - TABELA 6 - R&q% das falhas par grupo de liga@o : r Tipo de falha/defeito Nkx ro nstalado NGmero de falhas 58 04 31 15 20 03 01 02 39 26 Grupo de ligayaao - 2 01 I - - 4 - 5 - 01 I - - 6 - 01 13 - - 7 - 01 04 04 I - - 8 - 01 05 01 04 - I - 01 05 01 01 - 01 01 - MoNoFF;SIcO A-Y Y-A Y-Y-A V-A-Y TABELA 7 . Relaqiio das falhas par faixa de pothcia 5 Potcncia I-WA 0 - 8 8,i - 12,s 13 - 20 21 - 30 31 - 50 51 - I00 IO1 - 200 201 - 300 38 04 I4 16 29 33 15 C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 7 TABELA 8 - Rela@~ dar falhas par mecanismo de comuta@o Sistema de Ntime ro NliWt-0 Tipo de falha/defeito comuta$Zo instalado de falhas ’ ’ 3 4 5 6 7 a sem tensao sob 94 carga 25 07 01 - 02 01 - 06 08 55 24 01 - 04 - - I4 02 03 < , 4.2.3 A CEMIG - Centrais Eletricas de Minas Gerais S.A, num period0 de observa- 520 de 1975 a 1980, apresentou a seguinte estatistica de falhas, conforme as Ta- belas de 9 a 12: TABELA 9 - Falhas par clahse de ten& I - Tipo de fal ha/defei to Tens% Nljmero kV instalado I - 2 - 34,5 I04 69,o 195 138,o I51 230,O 33 345,o 85 500,o 16 TABELA 10. Falhas par 9rupo de ligag3o T Tipo de falha/defeito &mero de ‘al has Nkiero nstalado 152 151 2 34 2 13 7 42 40 1: II8 - 5 - I 1 I - 6 - I Grupo de liga~ao - 2 - - 3 - - - I - II 5 I I .- ; - T I 16 09 01 01 03 01 05 1. - C6pia impressa pelo Sistema CENWIN Q NSR 8926/1985 Pot^encia MVA - Nthe ro instaladc II -8 297 891 - 12,5 64 13 - 20 78 21 - 30 40 31 - 50 40 51 - 100 27 101 - 200 25 . 201 - 300 IO > 300 6 TABELA 11 Falhas par faixa de potenciq ! - NGmerc de ‘I fal has 23 2 4 3 4 - I 13 I 3 3 3 - -.- 2 - Tipo de falha/defeito - 4 -- 1 - 5 -. 2 I - 6 1 - TABELA 12 Falhas par sistema de comutwio - __-- -:i::i:~~~.;~~~~~-~:- - No&: OS seguintes equipamentos apresentaram falhas em enrolamentos e comutador: I transf. de 34,5 kV, 1 de 69 kV, 2 de 138 kV e 2 de 230 kV e 2 de 345 kV, sendo que 1 de 230 kV apresentou ainda falha em "Buchas". Na tabela acima no entanto, aparece somente a falha no "Enroiamento". 4.2.4 A CEEE - Cia. Estadual de Energia Elgtrica, num periodo de observa& de 1972 a novembro de 1980, apresentou a seguinte estatistica de falhas, conforme as Tabelas de 13 a 16. TABELA 13 Relacab dar falhas em transformadorer par classe de tens% N&W t-0 de falhas 2 5 - T 0 - - _ Tipo de falha/defeito 6 7 8 7 I 2 T 8 2 2 - - C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 89231 75 9 TABELA i4 - Rela@o das falhas ocorridas em transformadores par ~rupo de ligaqk Grupo de I iga+ Tipo de fal ha/defei to NGmero instalado 13 20 3 -- 2 2 - 4 -- - 2 6 7 8 4 1 2 - - - ! 11 2 2 - - - - - - - - - - - - 5 n-k. 61 2-n 41 ,%-/k-n 113 A -A 11 k-k 3 /-k-k-A 4 A-~/k 1 TABELA 15 Rela& dar falhas ocorridas em transformadores par faixa de pot&cia -f Tipo de falha/defei to Pote^ncia Nh2i-0 MVA instalado II - 8 8,l - l2,5 13 - 20 21 - 30 31 - 50 51 - 100 101 - 200 200 - 300 83 65 39 13 29 7 4 H Gme ro de fal has 16 03 08 02 04 - I - 5 - -I- 6 4 3 5 I 2 2 4 5 2 - - - - r - - - _ - _ - - - - i - 7 - 1 I 1 - TABELA 16 - Rela@o das falhas ocorridas em transformadores par sistema de wmutaq% Niimero Nimero Tipo de falha/defeito Sistema de instalado de falhas comuta+ l 2 3 4 5 6 7 8 5ern tens% 103 11 4 - 2 - 2 - , 2 sob carga 131 22 I - 2 - - 15 2 2 5 CORRENTES NO RELC Hs duas caracteristicas dos transformadores de potsncia que se assOciam para corn plicar a detecsao de faltas internas por reles operados por corrente: C6pia impressa pelo Sistema CENWIN ,n NBR 8926/1985 a) a variaqao do valor da corrente nos terminais do transformador pode ser mui - to pequena quando urn numero limitado de espiras esta em curto-circuito; b) na energizagao, a corrente initial de magnetizagao que flui em urn dos con- juntas de terminais pode chegar a dez vezes a corrente nominal. Estas e outras considera@es requerem especial atengao ao se selecionar o relcs corn as caracteristicas mais adequadas para cada apl icagao. 5.1 Fattas internas minimas Em transformadores, a protegso mais dificil de se obter 6 aquela para faltas en- volvendo inicialmente uma espira. Mesmo em urn transformad,or de dois enrolamen- tos, uma falta entre espiras originara, nos terminais, uma corrente de valor me- nor do que a corrente a plena carga do transformador. De fato, possivelmente IO % do enrolamento tenha que ser curto-circuitado para provocar a circulaqao de uma corrente igual a corrente a plena carga nos terminais do transformador. No case de autotransformadores ou reguladores de tensso, fisicamente menores que 0s trans - formadores de dois enrolamentos de mesma capacidade, sera necessaria maior per- centagem curto-circuitada do enrolamento de excita@o para se obter a corrente a plena carga no5 seus terminais. Deste modo, uma falta entre espiras pode resul- tar em uma corrente nos terminais de IO %, ou ate menos, da nominal do transforma dor. 0 valor maxima da corrente de curto-circuit0 interna depende apenas da capacjdade dos sistemas quando a falta ocorre dentro dos limites dos terminais, ou e externa ao transformador, porem na zona de operasso do rele. E importante que 0 rele se- ja capaz de suportar a corrente secundaria em regime de curta duragao,supondo 60 haver saturagao do transformador de corrente. lsto pode ser importante no case de transformadores pequenos em relasio a falta do sistema e se a relagao do trans - formador de corrente for escolhida em fungao da corrente nominal do transforma- dor. 5.3 Fdtas passantes Um aspect0 favorawl a prote$o de corrente em transformadores 6 que a corrente de falta que passa atraves do transformador 6 I imita,da por ele. Assirr, se todas as faltas externas relativas a zona protegida envolverem correntes passantes pelo transformador, estaraopresentes correntes significativas em rela@o a corrente nominal. Esse aspect0 favoravel entretanto, desaparece quando a zona de prokeg& do trans- formador inclui urn trecho de barramento corn dois ou mais disjuntores do rresmc, la- C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 do do transformador, atraves do qua1 possam circular correntes de falta externa sem nenhuma relay% corn a nominal do transformador. Urn exemplo disk G o CaSa de urn transformador ligado a uma se$o de barramento em anel corn a prote@o do transformador incluindo a se$ao desse barramento em awl. 5.4 Trunsfoormedorcs doj-asadmes Urn transformador defasador, coma o proprio nome diz, tern o proposito de introdu- zir uma diferenGa angular normalmente ajustada em degraus, entre a tens% do pri - mario e a do secundario. Se a diferenga angular for de 30 %, tal corn0 non trans formadores delta-estrela, as liga@es do transformador de corrente para a aplica 520 de rel& diferenciais sao faceis de obter. Entretanto, se o deslocamento an - gular de fases for outro,. por exemplo 15 O, as liga@es convencionais dos trans- formadores de corrente emdelta ou em estrela nzo serao satisfatorias para ~16s diferenciais, pois seja qua1 for o lado do transformador, nenhuma liga$o sera capaz de equilibrar as correntes, ocasionando a circula& de corrente de opera- C$O (diferencial). Se ocorrer uma falta externa desequilibrada, podera circular corrente diferencial, sem praticamente nenhuma corrente passante para fins de restri+. Deste mode, mesmo urn rel6 diferencial percentual poderia operar in- corretamente. Se fosse fixado urn deslocamento angular de fases de 15 ', seria possivel desen- volver liga@es de transformadores de corrente que proporcionariam operaqao cor- reta para exclusivamente esse deslocamento angular. Entretanto, cada sngulo de defasamento requereria diferentes considera@es, tais corn0 as diferentes rela- @es dos transformadores de corrente auxiliares. Assim, costuma n% ser prstico aplicar reles diferenciais percentuais usuais a urn transformador de defasamento. 5.5.1 Fa'attas interms No case de uma falta interna aos terminais ou de "ma falta externa ao transforma - dor mas dentro da zona protegida, pode-se esperar que os transformadores de cor- rente saturem, as vezes severamente. lsto nada significa,entretanto, exceto se o rele puder bloquear-se devido ao conteGdo harm6nico da corrente secun&ria. Num regime transitorio, corn urn transformador de corrente saturado, o Segundo e terceiro harmkicos predominam inicialmente, podendo cada urn, ser ma,jor do que o fundamental. No final os har6niCos pares desaparecem (dependendo da constan- te de tempo da componente de corrente continua na corrente de curto-circuito). 0 desaparecimento dos harkkicos impares depende da satura$o ou $0 dos trans- formadores de corrente em regime permanente. C6pia impressa pelo Sistema CENWIN I’) NBR 8926/1985 5.5.2 Fattas extemas Se for usado urn Gnico conjunto de transformadores de corrente do lado de cada tensao, a corrente no transformador de corrente sera limitada pela impedsncia do transformador. Por outro lado, se a corrente puder circular atraves da zona di - ferencial na mesma tenGo, (par exemplo, barramento em anel ou apiica@es em dis - juntor e meio), a corrente “50 6 tao limitada. Seja qua1 for 0 case; qualquer defitiencia de saida de corrente de urn dos transformadores de corrente que .tiao esteja compensado por uma deficiencia similar de urn outro transformador de car - rente, provocars UM diferenw que aparecera no circuit0 de opera&o do rel& di ferencial. Este problema pode ser resolvido por simples rel& de sobeecornente de tempo sem restri&o, bastando para isso, ajustar a derivaGib e o dial de 5 juste de tempo 5 valores suficientemente altos, q uando houver a saturagao -..;-por corrente continua dos transformadores de corrente. OS relgs diferenciais percen- tuais oferecem a vantagem de serem mais sensiveis e mais rspidos, pot% >:devem ser aplicados corn urn element0 de restricao em cada circuit0 de transformador de corrente. Alem disso, a carga de cada circuit0 secund:rio de transformador de corrente.referido a sua classe de exatidao nominal para reles, nao deve :exc@der os valores estabelecidos pelo fabricante do rel6. 5.6 Correntes no rele' n& originada par defeito A prote$;io diferencial usual de transformadores pode ser considerada acima de tu - do coma somente urn diferencial partial, ma vez que o raw do circuit0 de magne- tiza$Zo esta dentro da zona diferencial e 60 6 compensado pelas ligaG6es dife- renciais dos transformadores de corrente. A prote@o e basea,da na varia& da imped2nci.s do circuitq de magnetiza$ao durante uma falta no transformador, a qua1 6 normalmente alta em condisoes normais e il substancialmente reduzida at& mesmo por uma falta entre espiras. Esta situagzo idea\ ~5 prejudica,da pela se- guinte serie de fatores que o engenheiro de prote@o nso pode control.ar.. 5.6.1 hsequilibrio provocado pelas rela&es dos trcmsfomadorcs de corrento Mesmo que o transformador tenha uma rela$o fixa, normal,mente Go ocorre 0 casa- mento perfeito das rela@es dos transformadores de corrente 0~s dpi.s(ou mai,s) la dos de urn transformador. Este fat0 provoca circula$ao de corrente no circuit0 de operaskY do rel6 diferencial 1 Quando o t~ransformador tern deriva@es, a, possi bi 1 id,ade de descasamento 6 hem maior. Durante uma falta externa passante a, wrreote diferencia! pode ser c~?mp~ ravel, no minim, 5 corrente nominal do trapsformador. C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 13 5.6.~ Corrente iniciat de ex-citapiio Este 6 urn f&mew em que se da uma viola@ do principio basico da protegao di - ferencial, no qua1 o circuit0 de magnetiza$ao pode ter uma impedsncia muito bai- xa sem que haja uma falta no transformador. A corrente initial de excitacSo po- de alcangar varias vezes a corrente nominal do transformador e tal corrente apa- rece no rele diferencial. Embora seja, USuajmente, SO considerada quando da energiza@o do transformador, o aumnto da corrente de excita& pode ser causada pot- qualquer transit6rio que provoque uma sGbita mudanga da tens;io no circuit0 de magnetiza$ao do transforma- dor. Tais transitorios incluem a ocorr~ncia de uma falta, a elimina$o de uma falta, a mudansa da caracteristica de uma falta (:por exemplo: a evolugso de uma falta fase-terra para uma falta fase-fase-terra) e uma tentativa de sincroniza$o mal sucedida. Assim sendo, urn esquema de restri@?io de operagao previsto ape- nas para as condi$es de energizagao do transformador, pode n;io ser suficiente. ha “arias condicoes que dao origem ao aparecimento de correntes de excitacao par - ticularmente severas. Uma delas envolve a energizacao de urn transformador de uma subestacao na qual pelo menos urn outro transformador ja esta energizado. 0 fen6 - meno da corrente de excitacao envolve os transformadores ja energizados hem coma aquele sendo energizado, e, neste case, as correntes transitorias sao de duracao particularmente longa. E importante destacar que o a^ngulo de fase da corrente de excitacao do transformador sendo energizado, tern sinal oposto ao do transforma - dares pode ser quase que aproximadamente uma onda senoidal de frequ&cia funda- mental. Este fen&neno torna necessario urn rele corn restri.ca”o por harknico ,sepa - rado para cada banco. Urn outro fen6meno de corrente de excitaca”o se relaciona corn a energizacao de urn transformodor por meio de uma chave seccionadora. 0 arc0 eletrico entre os terminais da chave pode resultar em sucessivos mei& ciclos de arco de mesma polaridade. Assim, se 0 primeiro meio ciclo resultar nummagnestis - mo residual substanciaf no nticleo do transformador, os meios ciclos seguintes podem causar urn aumento cumulative no magnetismo residual, aumentando cada “WC mais a da corrente de excitacao. Uma importante caracteristica da corrente de excitacao 6 que ela contem uma boa dose de harm&icos, particularmente OS de segunda ordem. 5.6.3 Corrente de excita&io dumnte sobreten&o Nas rejeigiies de carga e possivel a urn transformador estar sujetta a considers- C6pia impressa pelo Sistema CENWIN ld NBR 8926/1985 veis sobretensoes. Se 05 requisites de saturasao nao tiverem side especificados, provavelmente o transformador 6 capaz de suportar pequena? sobrecens&s al&m dos requisites das normas. Se ocorrer saturasao, circulars mui ta corrente de ex - citasao. A forma de onda sera distorcida mas, neste case, havera somente ha TIG - nicos impares, principalmente 05 de terceira ordem. Devido i subita variaGZo de tensao, podera tambgm haver urn aumento na corrente de excitagao, porGm de impor - tancia secundaria. 5.6.4 Correntc difwenciaZ cm condi&s de carga Devido a grande possibilidade de saturasao dos transformadores de corrente, Go sso recomendaveis rela@es abaixo de 200:5 A nos transformadores de corrente do tipo bucha. Uma outra razao para se evitar rela@es baixas 6 que, especialmente nas ten&s de 345 kV e acima, nas condi@es de carga (ou nas condi@es de car - rentes de falta de at6 aproximadamente duas vezes a corrente a plena carga) o erro de corrente poderi ser suficiente para operar urn rele sensivel. lsto ocor - re porque a corrente de excitasso do transformador de corrente aumenta corn o comprirrento do niicleo, que por sua vez aumenta corn a tensso. Ainda urn outro fa - tar relevante, que faz tender a escolha para rela@es mais altas, 6 que em ex .- tra alta tensso 05 reles sao supostamente instalados mais distantes do transfer - mador do qua quando instalados para ten&s mais baixas,, acarretando auimento da carga dos transformadores de corrente, devido ao maior comprimento dos condu - tares de inter1 iga@o, corn o conseqiente aumento na corrente de excita$o dos transformadores de corrente. 6 DETECCAO ELCTRICA DE FALTAS 6.1 Pro&i0 par fusiveZ OS fusiveis sao amplamente utilizados para proteger transfnrmadores de pote^ncia e, embora tenham certas I imi tay$es, tcm o &ri to de serem econ~micos, de simple5 manutensao a, geralrrente confidveis. lsto G valid0 para qualquer ta,manho de transformador, nao obstante 05 de pot&cia acima de 10000 kVA serem usualmente dotados de proteGao de maior sensibil idade. OS fusiveis sao utilizados para pro - teger OS transformadores contra correntes de curto-circuit0 externas na m;lioria das condi@es, por6m nao sao confiaveis na prote$ao contra faltas internas ao transformador, ou contra sobrecargas prolongadas. Cada fab-ricante fornece suas curvas tempo x corrente para seus vzirios tipos de fusiveis. Estas curvas deveriam ser corrigidas para as temperaturas ambiente e para as condi@es de corrente de carga anterior-es 5 falta de acordo corn as con dishes de operaGao pi-evistas, mediante o emprego de fatores de corresao apro C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 892611985 15 priados, tambgm fornecidos pelo fabricante. A experi,Gnc[a mp~tra que, dentro de tolerancias estabelecidas, essas curvas temp0 x corrente 550 precisas, desdeque sejam devidamente apl icados OS fatores de correqk. Alguns usuarios relutam em aplicar fusiveis a cargas maiores que aproximadamente 65% da corrente mi’nima re querida para fundir o elerrento fusivel. Esse 1 imite de carga reduz a temperatu- ra de operaSso do fusivel, permite 0 carregamento do transformador em condi@es de emerggncia de curta duraG:o, e estabefece uma base de refere^ncia para a sele - $So dos fatores de correGao da corrente de carga anterior a falta. A corrente Gxima de carga continua n;io dew exceder a corrente nominal continua do fusi - vel completamente rtwntado. A sele@o do elo fusivel apropriado, quanto ao valor nominal de corrente e tern - po, deve ser baseada nos seguintes fatores: a) corrente mixima de carga permissive1 e curva de aquecimnto do transfer - mador recowndados pelo fabricante (ver Figura 1 do Anexo A; ver tambern NBR 5416) ; b) liga@es do transformador, ui3a vez que estas afetam a cqrrente pri$ria para faltas trifasicas, fase-fase e fase-terra, no secundsrio; c) valores da corrente de falta do sistema no priGrio do transformador e da sua impedancia; d) coordena@o corn a prote@o do lado de baixa tensao do transfOrmador; e) tempo ndximo de falta admissivel no barramento do lado de baixa ten s50 do transformador; f) grau tixirrc de sensibilidade para a prot&o contra faltas de al,ta impe - dsncia. E o tipo de protesao mais comumente utilizado em transformadores de aproximada .L. mente IO MVA e acima 0 termo 6 propriamente aplicado somente quando os transformadores de corrente Go ligados de tal forma que a saida para o rele seja a diferenGa entre a car - rente de entrada e a corrente de saida. OS trEs tipos de relgs utilizados Go: s) rele de sobrecorrente temporizado,~ geralmente cqm uma unidade instant5 nea incorporada, tendo urn alto ajuste de corrente; b) rels diferencial percentual, corn restri@o pelas correntes de entrada e de saida; c) rel: diferencial percentual, corn restriqao por urn ou mais harni5nicos al&m C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 16 NBR 89X/1985 da restrisao peias correntes de entrada e de saida. A caracteristica per - centual pode ser fixa ou variavel. As fun@es de restriGS podem estar em duas unidades separadas, ou combinadas em uma 50. As 1 iga@es do transformador de corrente devem ser tais que a corrente na bobi- “a de operaGao do rele seja substancialmente zero, para qualquer tipo ou local de faltas externas. Nas Figuras 2, 3 e 4 do Anexo A s.50 mostrados varies tipos de I iga@es. 6.2.1 Lig&io diferenciaL usandc rele's de sobrecorrente temporizados 0s reles de sobrecorrente sem restri$o szo raramente utilizados nas aplica$es modernas, devido a sua suscetibilidade a falsas opera@zs, pelas seguintes cau- a) fhmeno da corrente initial de magnetizaG:o na energizasao do t rans- formador; b) erros decorrentes de saturagao ou de descasamento dos transformadores de corrente; e c) corrente de exci tasao excessiva quando o transformador G ,sob?eexci ta - do. 6.2.~ Ligqiio difeerenciaL usandc rel;s diferen&is pwcentuais Para evitar desligamentos indesejaveis devido a urn descasamento, a restrigao po- de ser incorporada para faltas externas. lsto permite urn ajuste mais sensivel e maior rapidez de opera@jo para baixas correntes de falta. Ha tambgm algum beneficio no case de erros por satur.aSao. Quando a falta & interna, a grandeza de restrisao desaparece ou 6 uma percentagem muito pequena da grandeza de opera- sao. Esses relss sao particularmente apl ikeis a transformadores de media po- thcia localizados a alguma distancia das principais fontes de geragao. 0 valor de restriGs 6 estabelecido (ou definido) coma uma percentagem da corren te requerida pela bobina de operagao para suplantar o conjugado de restri$o e 6 chamado de incl ina$ao caracteristica. A inclinasa”o necessaria pode vari~ar entre 15 % e 50 %, dependendo da faixa de deriva@es do transformador de pot&c[a. A inclina@o percentual aumenta quando se aproxima da operaSSo, uma vez qua a res- triGSo fixa da mola se soma 2 restrigS el<trica. Urn exemplo de ajuste tipico 6: inclina$Zo de 25 %, oper&o a 60 % e 0,l Segundo a t&s vezes a corrente de operaGS0. A adisao de uma unidade de sobrecorrente instantsnea (sem r.estri,$o) ajustada acima do valor da corrente initial de excita$o, reduzo tempo de elimi na@io para corre~ntes de faltas maiores. C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 17 Apesar deste rele ser mais care do que o rele de sobrecorrente, seu desempenho $ melhor em termos de seletividade, coma tambern possui menor tempo de opera&, o que diminui OS danos no transformador. Varies esquemas tGm sido usados para aumentar a corrente de operas.50 ou o retar - do de desligamento durante a energizac~o, especialmente para grandes transforma - dares localizados proximos a grandes fontes de gera$o. Entretanto, o esquema de restri@k por harm6nicos e o 6nico atualmente em use generalizado. OS outros esquemas Go Go satisfatorios pelas seguintes raz&es: a) pode ser retardada a eliminaczo de uma falta que ocorra durante a ener giza@o do transformador; b) quando uma falta externa ;! eliminada, a corrente de excita& pode provocar o desligamento do transformador; c) nao ha protecao contra a corrente de excitacao que flui para fora do transformador, quando da energizacao de outro transformador. OS reles corn restrigao por harmsnicos se utilizam dos harmsnicos presentes na corrente de excitack, particularmente OS de segunda ordem, para bloquear a ope- ra$o ou para aumentar o valor da corrente de opera$io durante o period0 initial de exci task. Assim, torna-se possivel a adoci;o de correntes normais de opera- @o mais baixas e de tempos de retardo menores, sem risco de falsa opera&. E tambern utilizado urn filtro no circuit0 da bobina de opera&- lnfelizmente ain- da ha algumas imperfei$es em certos tipos de rel& diferenciais, porem facilmen te supersvei s. Para altas correntes de falta interna podem aparecer harm6nicos em quantidade suficiente para impedir a opera@o do rele. Para sanar. este pro- blema e incorporado ao rele principal, uma unidade instantkea a,justada a um va - lor acima do valor da corrente initial de exita&, Este rele 6 tambem provide de deriva@es para balanceamento de corrente, bem coma de derivacoes para aproxi - madamente I5 % a 40 % de inclinaczo. Embora o custo dos rel6s corn restri@o por harm&icos seja maior, pod,e ser fre- qzentemente justificado pelas seguintes razoes: a) h~a que acrescentar o custo de investigacao das causas de saida do transformador, que pode ocorrer por corrente de excitaca’o quando Go 6 utilizada a restrick por harrrrkicos; b) o tempo de opera$io 6 mais ripido (,0,03 a 0,05 segundos contra O,! a 0,2 segundos para o tipo restrisk percentua!); C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 18 NBR 8926/1985 - c) a corrente de opera~ao i: mais baixa (20 % a 40 % da nominal dos trans - formadores contra 40 % a 100 % para o tipo restrisao percentual). No Anexo B 6 dado urn exemplo de cZlculo para a determina@o das rela+s dos transformadores de torrente e das deriva@es do relg para a protesao diferenci- al. No Anexo C, sao dados tr;s exemplos de c~lculos para a determina$ao das rela@es dos transformadores de corrente intermedigrios para a prote$o diferencial. 6.2.4 Conjunto unidade gerador-transfomador Em tais unidades, o campo 15 normalmente aplicado enquanto o conjunto est5 em regime de partida. A aplicasao do campo a essas Aquinas normalmente excita n& SO CI gerador, mas tambim o transformador elevador, o que obriga que a prote$o seja feita para 0 conjunto. 0 circu’t I o de filtro de alguns rel& corn restriG por harmonicas pode causar falha de operasso, se ocorrer uma falta antes da ti- quina atingir a velocidade sincrona. Uma vez que os projetos dos reles variam, devem ser verificados seus desempenhos em baixas freqkcias. 6.2.5 ~erviqx auxiliares Quando urn transformador de partida, mesmc sendo relativamente pequenq, 5 I i gado ao barramento de alta tensso, 6 usualmente necessaria, por raz&s de estabi I ida- de, uma prote@o de opera$ao muito rspida para a elimina@o da falta., A baixa relagao do transformador de corrente, necessaria para uma sensibilidade satisfatoria, pode acarretar forte saturafao para faltas do lade de alta tensao. Se a carga for elevada, as altas tens&s de crista podem causar a perfura& do isolamento e a conseqknte falha da proteGSo diferencial. SerS entao necesssrio o emprego de urn transformador de corrente adicional,, de al ta rel,a@o,al imentando urn rele de sobrecorrente corn unidade instantsnea, coma protegao de retaguarda pa - ra a proteG;o diferencial, se tal unidade instantanea ja nao existi,r, dentro do relG diferencial. Por outro lado, se n;io for requerida alta sensi.b[lidade, o re - 15 diferencial pode ser dispensado. 6.2.6 Prote&o diferencia2 para transfoMnadores de enrptamentos miiltipZos Exktem rel;s diferenciais para transformadores de t&s enrolamentss de ambos OS tipos, diferencial percentual e corn restri$o por harmgnicos. Esses t i,pos de rel<s 550 tambern produzidos sob encomenda para acomodar quatro ou cinco Wf-OlS- mentos ou terminais. C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 19 0s transformadores de enrolamentos mfiltiplos tEm, em geral, diferentes capacida- des nominais para cada enrolamento. Por exemplo, urn transformador de tr’es enro- lamentos pode ter uma capacidade nominal de 90 MVA no enrolamento de alta tensao e 50 MVA nominais em cada urn dos outros dois enrolamentos. Par isso, devem ser tomadas precaugoes na sele~ao das rela@es dos transformadores de corrente ou na selegao das deriva@es para equilibria de corrente do rel.6 diferencial. Esta se- leg.50 dew ser baseada na corrente passante equivalente do enrolamento de maior capacidade nominal, desprezadas as capacidades nomlnais, dos outros enrolamen- tos. isto se torna claro, quando e estudada a corrente de falta passante envol- vendo somente o lado de alta tensso e urn enrolamento. A sele$o adequada set-a obtida se esse for o critirio adotado para cada par de enrolamento (ver Figura 4 do Anexo A). 6.3 &&e&o de sobrecorrente 6.3.1 Para os enrokmentos przhfirio e sem&io Uma falta em urn sistema de potencia externa a urn transformador, nao sendo pronta mente eliminada, pode provocar uma falha no mesmo, uma vez que a falta .produz sobrecarga no transformador. Antes que este seja danificado, podem ser utiliza- dos reles de sobrecorrente (ou fusiveis, ver 6.1) para isola-lo de faltas em li- nhas ou al imentadores. Em pequenos transformadores os rel;s de sobrecorrente podem tambcm ser util izados para prote$ao contra faltas internas ; em transfor- madores maiores podem servir de protegao de retaguarda para rel,es diferenciais ou de pressso. OS reles tgrmicos, abordados no Capltulo 8 desta Norma, podem tambern ser usados para proteqao de transformadores contra sobrecarga. OS relgs de sobrecorrente podem fornecer urn esquema eco&mico, simples e confia- vel para protegao de transformadores. Entretanto, coma normalmente nao ~20 pos- siveis ajustes sensiveis e opera$;ies rapidas em relgs de sobrecorrente, estes fornecem protegso I imitada para faltas internas e devem, por isso, ser apl, icados coma prote$o principal somente em instala+s pequenas e Go muito importantes. A sensibilidade resul,ta da necessidade de ajustar o val.or de opera$o de urn rel< de sobrecorrente de fase,alto o suficiente para que nao opere por correntes de sobrecarga normais do transformador. A operagao rapida nem sempre ii POSSiWl porque os relss do transformador devem ser coordenados corn os rel.es das 1 inhas ou dos alimentadores ligados aos barramentos de alta e de baixa ten&o. Para faltas internas de alto valor podem ser obtidas opera@es mais rspi.das mediante o emprego de unidades instantswas nos re!es de sobrecorrente do l,ado priGrio do transforwdor. OS reles podem set- ajustados para uma corrente de operac;zo aci ma da corrente de faltaexterna msxima, proporcionando corn isso o desl rqamento C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 20 NBR 8926/1985 instantZne0 para altas falt8S interC!S. On& forem usados ~16s de sobrecorren- te CO~O prow& de transformadores, devem ser esperados danos extensiyos aa transformador, devido a uma falta interna ao mesmo. 0s ajustes dos reles de sobrecorrente de fase para transformadores envslvem um compromisso entre as necessidades de serviGo e de prot@o dos mesms. Se Po r um lado o ajuste para a opera$ao do rel6 dew ser suficientemente alto para we Gjo haja desligamento por sobrecarga intentional do transformador, por outro la - do quanto maior for 0 ajuste, menor sera o grau de prote&. Um ajuste cOIllumen - te utilizado 6 o de 200 % a 300 % acima da capacidade nominal corn resfriamento natural do transformador, sendo algumas vezes utilizados valores de ajuste ainda maiores do que esses. OS ajustes de tempo sao usualmente escolhidos para coordena$o corn rel<s dos e- quipamentos adjacentes. Entretanto, existe urn limite para o ajuste superior de tempo dos rel6s de sobrecorrente, em funqso da caracterrstica tempo x corrente dos enrolawntos do transformador. Numa protesao de retaguarda adequada, OS re 1;s devem operar para uma faita externa antes que os enrolamentos sejam danifica - dos por altas correntes. Muitas dessas curvas caracteristica de aquecimento dos transformadores 5.k disponiveis, por seus fabricantes, por&n se n;io o forem po - de ser ddotada a curva da Figura .I do Anexo A. 0 titodo mais simples para se determinar o ajuste de tempo do rels 6 desenhar superpondo as curvas tempo x corFente dos reles das I inhas ou al imentadores adja - centes sobre a curva de aquecimento do transformador. Devem tamb;m ser marcados os valores esperados das correntes de falta nas barras adjacenres e rewta. 0s necess6rios ajustes de tempo podem, assim, set- determinados e marcados. Obvia mente , para a mel hor coordena@o, a curva dos rel<s de sob,recorrente do trans formador dew ter a mesma forma geral que a dos rel& adjacentes. (ver Figura 5 do Anexo A). Se for usada uma un i dade i nstantsnea, esta deve ser ajustada para operar em urn valor de torrente superior ao valor tiximo de corrente de falta passante (Ifal ta externa), que G normalmente a corrente passante de falta externa trifssica ds lado de baixa ten&o do transformador. De mode a garant i r suficiente margem de seguranqa,no sentido de evitar desligamentos indesejsveis para fa,ltas no barra - mento e, ao mesmo tempo, garantir o ndximo de prote$so para o transformador CO! tra altas faltas internas, 6 necesssrio urn ajuste de opera$o de 125 pov cent0 da corrente calculada de curto-circuit0 sim?trico maxima ou de 8 vezes a corren te de plena carga dos transformadores. Em muitos cases as unidades instantsneas Go podem ser usadas devido am ajustes necessaries serem maiores do que as correntes de falta, ou do que a deriva& m.kima disponive! do rel6. C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926D985 21 Quando o transformador e parte do sistema de transmissao,o ajuste dos reles de sobrecorrente temporizados se torna dificil devido aos possiveis al imentadores provocarem grandes varia$es nas correntes de falta, acarretando total varia@o nos tempos de oper&o de urn mesmo rele para a mesma falta. Para esse problema, uma solu~$o simples consiste em ajustar os reles do transformador em urn tempo fixo de 0,ss a 1 ,os. para as faltas nas barras adjacentes, podendo ser ne- cessSrIos dols conjuntos de reles, urn do lado da alta tensao e outro do lado da ba ixa tensso. Outra solugao simple5 consiste em considerar OS relgs de sobre- corrente coma urn Gltimo recurso de prote$o,e adotar urn ajuste de tempo apenas ligeiramente mais rspido do que o da curva tempo x corrente de aquecimento do t ransformador. Esta solu@o apresenta a vantagem de nso exigir nenhum dado de curto-ci rcuito, sendo necessarlos tzo somente o valor da corrente a pl.ena ca rga do transformador e o valor de ajuste de operasso do relg. A melhor coordena$o 6 normalmente obtida, corn urn rele de caracteristica inversa. OS reles ajustados de acordo corn esse criteria, operario somente para condi@es muito incomuns, pro - vavelmente devido a falha de operagao de outro equipamento, embora o transforma- dor esteja quase tao bem protegido contra faltas externas quanta se o rele fos- se de operagao extremamente rapida. 0 enrolamento terciario de urn autotransformador ou de urn transformador de tres enrolamentos tern, normalmente, muito menos capacidade em kVA do que os en ro!sa- mentos principais e, assim, os relcs de sobrecorrente ajustados para proteger os enrolamentos principais oferecem quase nenhuma prote@o ao terciSri,o. Al&m disso, durante as faltas para a terra podem circular correntes muito altas Pe- 10s enrolamentos terciarios. Nestes cases, deve ser prevista prote$o de sobre - corrente terciaria que pode ser urn finico rele ligado a urn transformador de cot-- rente em serie corn urn dos enrolamentos do delta. Se houver carga no terCiSr(O devem ser usados trgs transformadores de corrente, sendo urn para cada enrolamen - to. 0 rele 6 ligado aos treks secundarios dos transformadores de corrente ligados em paralelo. Entretanto, tal ligagso fornece protegao apenas contra sobrecarga de seqiiencia zero, Go protegendo contra correntes de sobrecarga de seq%ncia p~si- tiva ou negativa. Este rele operara’ para fal,tas nos enrol,amentos terciHrios,nos seus terminais, ou para faltas para, a terra no sistema. Se Q terciZr(o Go pos- sui r carga, esta protegao poder5 ser ajustada para, valores relativamente baixos. A saida desnecessaria, do si,stema. de urn transformador importante, devido 5 ope- rac$o desta prote& pela ocor&cia de uma, falta externa fase-terra deve ser evitada por meio de urn ljltimo recurso: colocam-se dois rel;S cog! suas boblnas C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 22 NBR 892611985 em s&rie e setI5 contatos em paralelo, urn tendo uma caracteristica inversa e o outro tendo uma caracteristica de tempo longo. A curva de aquecimento para o tercizrio 6 trasada considerando-o corn0 urn enrolamento de urn transformador de dois enrolamentos corn uma capacidade nominal a resfriamento natural a capacidade nominal do tercisrio. 0 rele corn caracteristica de tempo longo 6 usado pa ra faltas de baixo valor, ajustando-o para “ma baixa corrente de operasso, baseada na corrente nominal, ou inferior 5 do terciario. 0 rel6 corn caracteristica de tempo inverse G ajustado para uma corrente de operafao maior, de 300 por cento ou mais da corrente nominal do terciario, esperando-se sua operasso para valores de corrente de falta de moderadas a altas. Essas caracteristicas combinadas forne- cem excelente proteGao de retaguarda contra faltas para a terra. (,ver Figura 6 do Anexo A). 6.4 Prote@o contra fdtas pma a terra A detecq% sensivel de faltas para a terra pode ser obtjda por mejo de reles di - ferenciais ou de rel& de sobrecorrente destinados especificamente a esse fim, Varies esquemas Go viaveis, dependendo das liga@es do transformador, da dispo- nibilidade de transformadores de corrente,da fonte de corrente de seqU^encia Ze- ro, do projeto do sistema e da pratica de operaGao. 6.4.1 FaLtas em enrohmentos de transformadores ligados em delta Quando for disponivet uma fonte externa de corrente de seq&cia zero, um rele residual coma indicado na Figura 7 do Anexo A, detectars faltas para a terra den - tro do enrolamento delta do transformador e nos condutores de fase entre os trans - formadores de corrente e o enrolamento. Podem ser usados rel6s de sobrecorrente instantaneos mas, neste case, 0s ajustes sensiveistalyez provoquem opera@o in- correta devido ?I ‘saturasao dos transformadores de corrente e 5 corrente inicia,l de excitaF:o. lsto pode ser evitado pelo use de urn rel6 de disco de indug% de alta velocidade corn minima corrente de operaqao. Este sistema 5 particul,armente val ioso em subesta@jes ou sistemas onde o(s) transformador(es) estS(&) longe dos disjuntores. 0 us.0 de transformadores de corrente junta aos disjuntores per - mite a detecsao sensivel de faltas no cabo, no barramento e nas buchas, 0 US0 de urn Gnico transformador de corrente do tipo janela al,imentando urn re!G instan- tkeo, comumente usado na prote$o de motet-es, C seguro mas 1 imitadn 2s hnixn< e m6dias ten&es. 6.4.2 Fdtas an transfomadores ligados em estreZa atepada Para a boa detec$o de faltas em transformadores ligados em estrel,a aterrada, 0 sistema de prote$o deve discriminar as faltas internas da,s externas 3 zona Pro C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 23 tegida. Assim ambos OS esquemas de prote@o corn o rel6 diferencial de terra Ii- gado coma na Figura 7 do Anexo A ou corn o rele direcional de terra ligado tom0 na Figura 8 do Anexo A sao satisfatorios, pois operarao corretamente para qual- quer falta interna para a terra (estando abet-to ou fechado o disjuntor do circui - to do enrolamento estrela aterrada), opera% corretamente corn fonte de corrente de seq%ncia zero externa e &I operarao para faltas externas.. serao necessa- rios transformadores de corrente auxiliares se OS transformadores de corrente de fase e de neutro forem de rela@es diferentes. Em urn sistema corn neutro aterrado 6 possivel isolati da terra o transformador, ex - ceto em urn kico ponto, no qua1 6 colocado urn transformador de corrente CCiPi3Z de detectar falha interna do transformador ou centelhamento &IS buchas. Embora ef icaz, este sistema pode apresentar muitos problemas. 0 sistema deve ser en- saiado periodicamente de modo a se verificar se n?io apareceram aterramentos aci- dentais; alem disso, podem ocorrer opera@es incorretas resultantes de fugas aci - dentais de corrente por ferramntas, curtos nos venti ladores, sistemas, de aqueci - mento e ilumina$So da caixa de terminais, ou por descargas de p.Zira-raios. Este perigo pode ser minimizado por meio de uma cuidadosa coordenaFao entre OS fusi- veis do equipamento auxiliar, as caracteristicas dos para-raios e urn rel6 de operagao corn retardo. 0 desl igamento pode tambErn ser supervisionado util izando- -se a corrente S terra no neutro. 6.4.4 Sistemas aterrados atra&s de alta impedihia OS reles diferenciais do transformador podem Go ser suficientepente sensivei s para operar nas faltas para a terra,onde o banco de transformadores ou p siste- ma for aterrado atravgs de alta imped6nci.a. Nestes cases pode ser necessSri,o aplicar urn rel& de sobrecorrente temporizado mais sensivel no neutron do trans- formador aterrado atrav6s de impedzncia, ou urn rel6 de sobretens’5o temporizadq ligado em paralelo corn impedancia de aterramento. Esses reles devem ser coorde - nados corn OS rel6s das linhas e dos alimentadores cujos alcances podem ser so- brepostos. E possivel, se obter alta veloci.dade e evitar a necessidade de coqr- dena@!o corn outros rel;s usando-se ~16s do tipo produto, de maipr sens[b[![dade, previstos para operar somente para faltas para a terra na zona protegida. Um ou _ tro mgtodo consiste no use de urn t-e16 de atraszo, tipo e”mbol,o, de major sensibi- I idade, instan&eo, no neutro dos tra,nsformadores de corrente do disj~untor prin - cipal, de tal forma que seu contato norma!mente fecha,d,o complete p Cjrcujto para urn relg de sobrecorrente de indusao ligado a urn transformador de cnr.rente no neu - tro (ver Figura 9 do Anexo A). C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 74 NBR 89X/1985 6.4.5 Detoc&io de faa;ltas para a terra Outros esquemas de detec@o de faltas para a terra tzm sido usados corn sucesso, porem suas aplica@es podem depender da filosofia do sistema e de sua opera~ao. Urn sistema que poderia ser recomendado coma uma aplica$k especial e o utilizado em instalasoes industriais corn urn grande niimero de alimentadores e corn motor-es de media tens% diretamente ligados a transformadores, A resistEncia de aterra- mento do secundario em estrela limita a corrente de falta para a terra a IO :: da corrente a plena carga. No sentido de minimizar danos ao transformador e ao mo- tor em falta para a terra, tern side usado corn bastante sucesso o rele de terra de alta velocidade, ligado a urn transformador de corrente de rela+ lOO:5 A no neutro do transformador e ajustado para operar corn IO amperes primaries. A principal vantagem dos relds de terra e sua sensibilidade. Em sistemas onde a corrente de falta para a terra e propositadamente limitada, seu use pode ser vital. OS reles de terra podem normalmente ser aplicados corn sensibilidade de lo % ou menos da corrente nominal a plena carga. lsto e uma vantagem sobre os reles diferenciais, cujas correntes de opera+ podem variar de 20 $ a 60 % da corrente a plena carga nas condi@%s mais favoraveis. E pratica comum "a Europa proteger ate os grandes transformadores con' reles diferenciais residuais e corn urn rele de gas tipo Buchholz. Para transformadores corn terciario ligado em delta, isolado (sem transformador de aterramento), usa-se para detectar faltas para a terra urn rele de tensso Ii gado a transformadores de potencia rmterciario. OS primaries e secundirios des - tes devem ser ligados em estrela aterrada e delta aberto respectivamente. Deve- ra haver urn resistor de estabilizaqao, adequadamente dimensionado, l.igado em pa- ralelo corn 0 reli-, para evitar ferrorressonSncia. 6.5 Protepiio de trmsfomadores corn propriedades de reguZa@~ de tens& 6.5.1 Tmnsfomnadores regzhdores 0 enrolamento de excitasa"o de urn regulador de tens& apresenta urn problema espe- cial, pois sua alta impedancia impede que a prote@o diferencial tomum dos trans - formadores de potkcia tenha sensibilidade suficiente para detectar faltas ocor- ridas nesse enrolamento. OS reguladores de tens% podem ser tanto do ti,po yai,s cornurn "em fase", do qua1 se obtem apenas a regula@o de tensso, come do tkpo !'de fasador", do qua! se obtem a regulag;io do sngulo de fase, hem coma do tipo etl- globando as duas fun@%. OS reles Buchholz oferecem boa prote@o para todos os trgs tipos, Entretantg, a protegk elstrica pode diferir substanc!almente para, os ti:pos l'em fase" e para C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 89X/1985 25 os demais tipos. Tais reles Buchholz nao podem ser utilizados para a protecao do mecanismo comutador de deriva@s, devido 2s grandes varia@s de pressao ocorridas durante a interrup$ao normal de at-co. 6.5. I. I Tipo “em fase” Embora, de urn nodo geral, seja usada a proteczo diferencial para os reguladores “em fase”, sao tambem disponiveis reles de aplica$o especial, corn mais sensibi- lidade, pat-a a prote@o do enrolamento de excitacao. Esse tipo de rele compara a corrente do enrolamento de excitagzo (obtida de urn transformador de corrente no terminal de alta tensso do enrolamento de excitafao), corn uma das correntes de linha corn0 mostrado na Figura IO do Anexo A. 0 rele tern uma bobina de‘opera@o e uma bobina de restriga”o. devendo ser ajusta- do para operar para urn desequilibrio de corrente 15 % maior do que o desbalan$o devido a regula$o maxima. Deve ser assinalado que o enrolamento de exci tagSo de urn regulador de + 10 % tern uma corrente nominal a plena carga de somente IO % da nominal do enrolamento serie, 0 que deve ser l.evado em COnsidera& na esto- Iha das rela@es dos transformadores de corrente, 0 uso de transformadoresde corrente ligados em delta consiste numa precaw$o necessaria para evitar desliga - mentos por faltas externas pat-a a terra (especialmente quando o neutro do enro- iamento de excitagao 6 aterrado). Con&m lembrar que devido a localiza$ao do transformador de corrente ser no enrolamento de excita$ao, deve o mesmo ser es- pecificado na compra do regulador. 6.5. I .2 Tipo “defasador” ou tipo combimzado “defasador” corn “em fase” Para estes tipos de reguladores nao e apropriado nenhum dos tipos de proteSS mostrados na Figura 10 do Anexo A. Por exemplo, para urn regulador defasador em quadratura, o enrolamento de excit+o mostrado na Figura IO do Anexo A nao in- troduziria uma ten&o na mesma fast?, mas, ao contrario, o faria em cada uma das outras duas fases. Inversamente, 0 enrolamento serie mostrado na Figura ID do Anexo A, seri.a, na realidade, dois enrolamentos serie derivando suas tens&s dos enrolamentos de excitagao das outras duas fases. OS resul,tados desses fatores s;io OS seguintes:. a) corn rela$o ao rel,e diferencial percentual normal mostwdo na Figura I, 0 do Anexo A, uma falta extern,a em qualquer uma da,s outras duas fa- ses (ou em ambas), pode produzir corrente corn predominsncia em somen te urn dos lados do rel6 di.ferencial, o que o faria operar coma se houvesse uma falta interna, bastando que a corrente de falta fosse superior 3 de operacao; C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 26 NBR 69X/1985 b) corn relacao 5 Droteck do enrolamento de excitack da Figura IO do Anexo A, "ma falta externa em qualquer uma das duas outras fases (ou em ambas) pode ser tal que a corrente de excitack (de operaGo) se- ja substancialmente igual 5 corrente de linha (de restrisk), o que faria corn que o relG, ligado coma indicado, operasse. Devido 5 grande variedade de transformadores defasadores, sua prote$o elgtrica foge ao escopo desta Norma. Entretanto, 6 importante assinalar que a prote+o e]etrica provaveimenteirtirequerer transformadores de corrente dentro do transfer - mador, ao i&s dos transformadores de corrente de bucha convencionais. Conse- qientemente, a prote$% deve ser definida em tempo suficientemente habil,, para que possam ser especificadas‘antes que tomece a fabrica?& do transforvador, ou antes mesmo da conclus~o de seu projeto. Para a prote$o desse tipo de.transfor - mador o relk Buchholz deve ser considerado coma de prot&o principal. 6.5.2 Transfomadores de potkia corn regulador de tensiioicom conwtador sob car -, w) Urn transformador de potencia, coma o ligado em delta estrela, pode tambern ter dispositivos de regula+o,quer seja "em fase" ou "fora de fax" (corn0 os em qua dratura), ou ambas. Tais equipamentos sao chamados de transformadores corn comu- taGSo de derivasces em carga. A proteG& desse transformador, sendo do tipo "em fase", j5 foi vista em 6.5.1.1. A prote@o elgtrica do tip0 "fora de fase" 6 ainda mais dificil do que a prote- $o do transformador regulador defasador, pelo fato de o transformador de pot&- cia "50 possuir urn enrolamento de excitafao, sendo a excita& obtida dos enrola - mentos de carga. OS comentsrios feitos em rela@o aos transformadores regulado- res defasadores se aplicam igualmente a este tipo de transformador. Em qualquer case o rele Buchholz dew ser considerado corn0 a protesao principal. 0s comutadores de deriva@es em carga de transformadores sao projetados para comutar uma corrente nominal muito inferior a corrente de curto-circuit0 do sis- tema. Assim, 6 necessario impedir a opera+ do comutador, durante cut-to-cjrcui - to no sistema. Quando se utilizam relgs reguladores de tens% associados ao comutadpr, ester re 16s normalmente incorporam uma unidade de subtensao que bl,oqueia os rwtores dos comutadores, evitando, desta forma, a sua opera+0 durante curto-circuitos no sistema. se as caracteristicas particu!ares do sistema forem tais que possam ocorrer cur - tos-circuitos, para OS quais a tens50 Go chegue a cair abaixo do aju+.te mkimo C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 99X/1985 27 da unidade de subtens% do rele regulador, se faz necessario a utilizasao de reles de sobrecorrentes instantsneos adicionais. 6.6 Pr&$?& de transfomadores de apLicag% especial 6.6. I TPmsformadores de aterramento Urn transformador de aterramento pode ser ligado em ziguezague ou em estrela-de\ - ta. 0 esquema de prote& eletrica G simples e consiste de transformadores de corrente ligados em de!ta,conx, indicado na Figura 11 do Anexo A. Se o transformador for ziguezague, as faltas internas, tais corn0 as faltas entre espiras, podem ser limitadas pela impeda^ncia de Fgnet!za$o, Cwseqientemente o rele Buchholz deve seiconsiderado coma de prote$o principal. OS transformadores de aterramento s% raramente ligados ou desligados sozinhos. No entanto, quando ligados, eles sao sujeitos a corrente initial de exci ta+, tal tome qualquer outro tipo de transformador. De mode a prevenir desl igamentos indesejsveis quando de sua energiza@o, podem ser utilizados relGs diferenciais corn restriG& por harm6nicos ligados coma reles de sobrecorrente. A escolha da relaG& de transforma$o para urn transformador de corrente a 5er aplicado a urn transformador de aterramento pode ser urn problema, de vez que a corrente normal 6 a sua corrente de excita&. NZo ha propriamente uma corrente nominal em regime permanente, mas, ao inGs, uma certa corrente por urn certo tem - PO. Seria logic0 consider-at- a corrente de opera& do relg (e assim, i ndi reta- mente, a rela+ do transformador de corrente) coma se se tratasse de proteger um transformador de potsncia tendo as rresmas caracteristicas de excita& transi - t6rias e em regime permanente. Conseqkntemente, se o fabricante puder fornecer a capacidade continua do equipamento, esta pode ser convertida em pote^ncia trif5 - sica, sendo a rela$k de transformas% do transformador de corrente escol hida nessas condi@es. Se a capacidade continua nao for disponivel, a rela@o de transforma$& pode ser determinada coma segue: a) obtendo-se do fabricante do transformador de aterramento a impedzncia de seqticncia zero (em ohms, em porcento ou em par unidade em uma base determinada); b) esco!hendo-se urn transformadqr de pptZnc(a que fenha as mesmas liga- $es do l~ado do neutro aterrado e determi:nando-se a pptgncia nom! na! que tenha aproxlmadamenfe a mesma !mpedSncia de seqij5Pcia zero em rela - $a ao l?dQ do neut.ro aterrado.. Usar o valor &diQ da, f+ixa nQrmal(za da de impedfncias; C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 28 NER 892611985 C) determinada a pot&c.ia nomiiial ficticia, escolhendo-se a rela$o do transformador de corrente corn0 se o transformador fosse de potkcia. Transformadores de pote^ncia para fornos a arco nao sao protegidos corn relss di - ferenciais percentuais, devido aos problemas que apareceriam em funsso da larga faixa de regula@o do transformador requerida na opera@0 normal do forno, COIT freqkntes mudansas das deriva@es e pela previsk de operasso corn o primario do transformador ligado em estrela ou em delta. A protesao contra curtos dentro do transformador dew ser feita par t’r6s Rl&S de sobrecorrente de fase a tempo dependente, corn caracteristica de tempo curt0 e corn alto ajuste (e par urn rel6 de terra onde o neutro do sistema de potcncia for aterrado), e por tr:s rel6s de sobrecorrente de fase a tempo independente, corn caracteristica instantsnea, operados pela corrente do lado de alta tenGo do transformador. Como durante a operasSo normal do forno, o transformador 6 sujei - to a sobrecargas temporarias de valores que podem se igualar a corrente de curt2 -circuito, sa^o tambern previstos trss relgs de sobrecorrentede fase a tempo inde - pendente, corn caracteristica instantanea e corn alto valor de relaxamento Opera- dos pela corrente do lado de baixa tensao do transformador. Estes Ul times, te^m a final idade seletiva de tornar inoperativos os rel<s I igados do lado de alta tens% do transformador, durante o period0 da sobrecarga. No taso de sobrecarga continua do forno ou de curto-circuit0 mantido, o transfer mador 6 protegido por dois rel6s de sobrecorrente a tempo dependente, corn carac- teristica de tempo l,ongo, operados por corrente do lado de baixa tens.50, tempera riamente operatives pela a$Zo dos reles instantaneos seletivos de sobrecarga e previstos para rearmar rapidamente na cessa$ao da sobrecarga. 6.6.3 wansfomadores para retificadores de pot&mk Transformadores para retificadores de potgncia nao Go protegidos por WIGS di- ferenciais, por ser impraticavel a coloca~~o de transformadores de corrente nos enrolamentos de baixa tensao. A prote+o contra curtos no equipamento dew ser feita por dois relcs de sobre- corrente de fase a tempo dependente e par urn rele de terra (tanto para OS siste- mas aterrados corn0 para OS isolados) e ai:nda par dois ~16s de sobrecorrente de fase a tempo independente, corn alto ajuste, operados pela corrente do lado de alta tenGo do transformador. Quando nao ha disjuntor no anode, os rel<s de SO- brecorrente de fase a tempo dependente devem permitir ajuste para uma pequena temporizaSZ0, o suficiente para ser seletiva em rela$o 5 prote$o do equipamen- to de corrente continua pare curtos externos em corrente continua ou para sobre- C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 29 cargas. lsso fornece a prote$k de sobrecorrente a tempo dependente caracteris- tica de tempo curto 5 corrente reversa do retificador, bem coma contra curtos no transformador. Quando houver disjuntor no anode, tal que os reles de sobrecor- rente a tempo dependente nzo precisem operar por sobrecorrentes devidas a corren te reversa do retif icador, devem ser previstos relcs de sobrecorrente a tempo dependente, corn caracteristicas de tempo normal, para a prote$Zo contra curt05 no transformador. Aqui 6 considerada a protegao de urn transformador contra danos devidos 5 fal ha na eliminagzo de uma falta remota. o dano no transformador‘normalmente se manifesta come dano tcrmico interno causa - do por corrente de falta passando pelo transformador. A Figura 1 do Anexo B in- dica urn exemplo de curva recomendada para 1 imitar os danos tgrmicos no transfer - mador. Em geral as faltas mais provsveis de causar danos t6rmicos ao transfor- mador Go aquelas afastadas da subestaFSo. A corrente de falta, em rela$ao 5 nominal do transformador, tende a ser baixa (aproximadamente de 0,s a 5,0 vezes a nominal) e a ten&o do barramento tende a se manter em valores relativamente altos.. A corrente de falta pode ser superposta 2 corrente de carga, compondo a carga tsrmica do transformador. Vsrios fatores influenciam na escolha do grau e do tipo de prote$io de retaguar - da que 6 necessaria para urn dado transformador. Dentre esses fatores destacam- -se: a experigncia na operaGao de elitiina$o de faltas remotas; o investimento disponivel para essa cobertura, considerados o tamanhe e a localizagao do trans- formador; e a filosofia geral de protegao adotada pelo ususrio. A proteu$o de retaguarda para o transformador pode ser dividida em diversas cate - gorias a saber: 6.7.1 Ret& de sobrecorrente Urn dos requisi.tos de qualquer dispositivo de prote$o operado par corrente 6 o de que nao deve operar para a corrente de carga maxima. Quando utilizado corn0 retaguarda do transfqrmador, isto consiste numa limita$ao da sensibiltdade we se poderia obter. HS, no entanto, diversas maneiras de tornar a situa$o tolera vel para cada apl ica$ao. Qualquer dispositivo de sobrecorrente (,rele ou fuslvel) associado a um transfor- mador e aplicado 5 prote$o de retaguarda remota, sofre esta limi~tagao de sensi- bilidade. lsto geralmente acarreta urn laps0 oa prote$o, que ocorre entre 0 Ii- mite tgrmi~co do transformador (,sob resfri,amento f?rGado) e a cprrente de opera - C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 30 NBR 89X/1985 - + (valor minima de operasao do rele ou do fusivel), que pode ser de t&s ou majs vezes o valor nominal maxima do transformador em condi@es de resfriamento natural. Esta area abaixo do valor de operacao 6 freqkntemente a mais critica. Fusiveis ou reles de sobrecorrente do lado de alta tensao de urn transformador delta-estrela tern ainda urn problema adicional de sensibilidade. E qua a corre_l te (em por unidade) de falta fase-terra do lado da baixa tensao (estrela) vista do rele ou do fusivel, 6 apenas 57 % (l/d x 100 %) da corrente de fal ta em ba i xa tens&. Alem disso, os fusiveis Go dispositivos monopolares e operam in- dividualmente. lsto 6 particularmente importante para as condi@es de baixa car - rente e longo tempo de fus;io encontradas na retaguarda, onde fusfveis que rece- hem a mesma corrente podem n&a fundir ao mesmo tempo. lsto pode deixar a corren te de falta atravessar o transformador, em serie corn a impedsncia de carp, cau- sando-lhe danos consideraveis. No case de transformador de trcs ou mais enrolamentos, a prote@o do lado de al- ta tensao 6 ainda mais limitada, pelo fato de que por ela passa a corrente de carga total do transformador. OS reles de sobrecorrente de fase local izados num dos enrolamentos de baixa ten&o de urn transformador multi-enrolamento, po - dem ser coordenados corn a corrente a plena carga desse enrolamento, havendo al- gum ganho em sensi bi I idade. Podem ser incluidos reles de terra de modo a promo- ver melhor protecao de retaguarda para faltas para a terra remotas, Se “20 hou- ver cat-gas entre fase e terra, o valor de operaca’o do rele de terra pode ser o u,ais baixo que possa permitir a relacao de transformador de corrente requeri da para suportar a corrente a plena carga. Esses reles sso usualmente empregados para desligar urn disjuntor de baixa tensao ou para cortar a ali,menta$o ao barra -. men to. se dois ou mais transformadores alimentam o barramento de baixa ten&o, o valor de operagao de qualquer rele de sobrecorrente diretamente associado ao transfor- mador, seja em alta ou em baixa tensso, se torna urn probl,ema. As sobrecargas de curta durasao em qualquer urn dos transformadores podem ser da ordem, de duas ve- zes a pot&cia nominal corn resfriamento forgado, de mode a cobrir a perda de urn transformador. Assim, os reles de sobrecorrente “20 devem desligar essas possi - veis cargas adicionai.s, forqando o val.or de operac50 para niveis mais altos, corn a correspondente perda da protegao de retaguarda na area critica. Uya sol ul$o para este problema consiste em ligar reles de sobrecorrente a uy (‘barra de so- brecarga” ou esquema diferencial partial. OS transformadores de corrente de ca- da transformador sao ligados em paralelo por fase e conetados a utn unico conjun- to de reles de sobrecorrente, os quais desligam todas as fontes. Desta forma, G usualmente possivel aumentar a sensibilidade global, uma vez qua os rel$s GO C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 31 alimentados corn correntes provenientes de todas as fontes,nk sendo afetados pe- 10s efeitos de saida de urn dos transformadores. Pode ser usada prote& sensi - vel contra a terra se 60 houver carga entre fase e terra. Cada neutro de trans - formador pode ser aterrado atraves de urn transformador de corrente corn uma rela- ~50 de transformaG% substancialmente mais baixa que a do transformador de cor- rente de fase do transformador (ou do disjuntor do transformddor), ou todos OStransformadores podem ser aterrados atraks de urn unico transformador de corren- t-2. Este 6 usado para alimentar urn unico rel6 de sobrecorrente de “barra de ter - ra”, novamente sem perda de sensibilidade devido 2s mGltiplas fontes alimentando t-elk separados. Esse arranjo pode fornecer sensibilidade igual ou melhor clue a dos ~16s em neutros separados (por6m corn coordena$o de tempo adequado). A principal desvantagem da esquema de “barra de sobrecarga” g a necessidade : de maior cuidado nos ensaios, de modo a evitar perda total inadvertida da fonte de alimenta+3. Urn esquema que fornece boa prote& contra a falha de urn disjuntor de al.imenta- dor na eliminagao de uma falta, pode ser obtido por urn temporizador cuja partida 6 dada pelos ~16s de sobrecorrente de qualquer urn dos alimentadores, Se o dis- juntor do alimentador falhar, decorrido urn ajuste de tempo especificado, &O permitindo o rearme do relS de sobrecorrente, a temporizador atua no disjuntor do transformador geral, ou de outro modo, para eliminar a falta. A principal vantagem obtida, corn este arranjo g a sensibilidade igual a da prow+ do alimen -. tador. Dentre as desvantagens, incluem-se: a) grande probabilidade de se internomper inadvertidamente a alimenta+ da subesta@o devido ao mau funcionamento de urn ~16; b) complicados procedimentos de ensaio para evitar a possibilidade de “ma interrup+; c) necessidade de uma fonte confisvel de alimenta$Zo em corrente continua para o temporizador. 6.7.2 Re& de tens& Uma outra ferramenta disponivel para a prote@o dk retaguarda e o nivel de ten- s& no barramento de baixa tens%. Uma forma disto poder ser usado corn0 vanta- gem consiste na aplica+ de relgs de subtens& no controle do torque de urn con- junta de ~16s de sobrecorrente. lsto permite que o ajuste do valor de opera@0 dos relgs de sobrecorrente seja escolhido~ independentemente da corrente de carga. 0 limite de sensibilidade se tornars, normalmente. o valor da queda de tensso no barramento durante a falta, ao it&s da corrente de carga tixima. Em geral, es- te arranjo de rel6s opera melhor corn tens&s de distribui$o mats baixas e corn transformadores de potkia pequenas. Este esquema pode ser associado preferen- C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 32 NBR 8926/1985 - cialmente ao transformador ao inves de ao barramento em uma subestagk de multi- plos transformadores. Urn outro arranjo consiste em utilizar urn rele de disGncia trifasico de iinica zona para o controle do torque de urn conjunto de reles de sobrecorrente. Se 0 rele de distancia puder ser alimentado corn a corrente de falta total atraves do paralelismo dos transformadores de corrente das miltiplas fontes, e, alem disso, puder ser ajustado corn alguma folga em rel+o ao alimentador de maior comprimen - to, este arranjo podera fornecer sensibi 1 idade adequada. Esta combinasao apare- ce mais freqkntemente nas tens&s de distribui$jo mais altars. e nos transformado - res de maior potencia. Essas combina@es de reles, ussando tensso para supervisionar reles de sobrecor- rente para protegao de retaguarda, sao apropriadas para a prote@o de sobrecor- rente de faze. 0 principal obstsculo ao seu use e, entretanto, a falta de ‘con- fianga na tensk para a opera@o certa do rele, pois a alimentagzo pode ser inad vertidamente interrompida devido a falha do circuito de potential, quando a tar- rente de carga estiver acima do valor de opera$o do rele de sobrecorrente. 6.7.3 Rc& de temperat2*ra OS danos causados no transformador, por faltas remotas n.k eliminadas adequada- mente, podem ser similares aos causados por sobrecarga mantida acarretando aque- cimento. A solw$o mais direta para o problema da retaguarda consiste no “SO de reles termicos, coma sera vista no Capitulo 8. 6.7.4 Re& diversos Em algumas aplicag%s podem ser tiradas vantagens de rel<s nao diretamente asso- ciados ao transformador. No case de urn gerador formando uma unidade corn o trans - formdot-, a proteGS’o de retaguarda pode ser obtida pelos reles de prote$o essen - cialmente previstos para a retaguarda do gerador. Estes incluem o rele de sobre - corrente controlado por tensso, urn rele de impedSncia para faltas remotas (usual, - mente mais aplicado o tipo a tempo independente do que o tipo a tempo dependente corn caracteristica de tempo inverse) e o rele de sobrecorrente de seqiie’ncia nega - t i va do gerador. Uma outra aplica$o interessante consiste no use de urn rel6 de sobrecorrente a tempo dependente corn caracteristicas de tempo extremamente inverse, polari;ado por corrente, do tipo produto, tal coma indicado na Figura 12 do A.nexo A. Um re- le por fase 6 ligado em paralelo corn o transformador num esquema diferencial de sequilibrado. Uma das bobinas de corrente do rele 6 utilizada tome enrolamento de restri&io e a outra coma bobina de opera5Zo. C6pia impressa pelo Sistema CENWIN NBR 8926/1985 33 0s transformadores de corrente s;io intencionalmente desequilibrados, proporcio- nando rapida opera~ao do rel6 para faltas internas e opera@o lenta para fal tas externas passantes. Esse esquema 6 capaz de dar boa sensi~bi I idade e tempos de opera@0 consistentes, corn boa proteGao diferencial do transformador, barn corn0 prote+o de retaguarda remota. 7 DETECCAO MECANICA DE FALTAS Ha basicamente dois outros Gtodos de detecGSo de faltas em transformador al<m dos de mediGS elgtrica, que sao OS seguintes: a) acumulas5o de gases devido 5 lenta decomposi$So do isolamento do transfer mador ou do 6leo; b) aumento da pressao do Cleo ou dos gases no tanque provocado par faltas in ternas no transformador. OS relGs que utilizam estes Gtodos serao discutidos mais detajhadamente abaixo. Tais reles sao valiosos complementos para a protegso diferencial ou de outro ti- po, particularmente para OS transformadores de aterramento e transformadores corn liga@es complicadas nao muito proprios 5 protesao diferencial, corn0 certos trans formadores defasadores e reguladores, Al&m disso, estes reles podem ser mais sensiveis para certas faltas internas que os reles dependentes de grandezas el<- tricas, podendo assim ser de grande valor para minimizar danos ao transformador provocados por problemas internos. No Brasil 6 grande a preferkcia por parte das concessionsrias de energi,a elgtri ca pelo re1.G do tipo Buchholz, nzo havendo grande aceita$o pelos demais tipos, os quais 40 mais encontrados em outros paises. 7. I Rel; acmZador de gc;s Este tipo de rele, comumente conheci,do coma rel6 Buchholz, .G apl ic&el somente a transformadores equipados corn conservadores de 6leo e sem nenhum espa~o de gas dentro do tanque do transformador. 0 rele 6 instalado na tubula@o que liga o tanque principal ao conservador (kr Figura 13 do Anexo A) e 6 cgncebido pa ra capturar qualquer gas que aparega no Glee. 0 rel6 6 concebido para a prote$o do transfokkdor quando ocorre uma bisrup$o entre partes vivas ou pela ocor&cia de faltas para a terra, curto-circuitos en - tre espi ras, interrup@es de fases,, queima do nkleo, vazamentos de 6leo no tan- que ou no sistema de resfriamento. C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 34 NBR 89X/1985 Esse rel< opera6 na ocorrkcia de formasao de gas ou de uma subita variasao do nivel do 6leo resultante de condi@es anormais no transformador, pela atua@o de urn alarme e, se a falta for seria ou persistente, pela coloca~Zo do transforma- dor fora de serviso. Esse rele 6 capaz de detectar pequenos volumes de g%, sen do assim capaz de detectar arc05 de baixa energia., No interior do rel6 existem dois flutuadores B e C (ver Figura 14 do Anexo A). Normalmente o rel6 esta completamente cheio de 6leo e OS
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