Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
ESTUDO DA COORDENAÇÃO RELÉ – RELIGADOR – SECCIONALIZADOR Ex. apostila 6 Seccionalizador, pág. 14. Elos dos transformadores de distribuição Considerando a tensão de 13,8 kV e que todos os transformadores são trifásicos, da tabela obtemos os seguintes elos: Potência do transformador (kVA) 13,8 kV 15 1H 30 2H 45 3H 75 5H 112,5 6K Demais elos fusíveis e respectivas chaves Fator de crescimento de carga O fator de crescimento utilizado no trabalho foi de 1,1. Critérios utilizados 1) CARGAELO IFCI 2) InrushIELO "13,0 3) 4 IccFTmín I ELO ou IccFTmínI )"600("300 Critério para dimensionamento da chave: ELOCHAVE InomInom %150 Dimensionamento do elo A: 10 trafos FM = 6,1 A40,1635 8,133 5,1128302 min AalIno A244,9973min AA alInoFMInrush AI ACARGA 30 AIccFTmín 180 Elo A Critério Resultado (A) Elos possíveis 1 33 40K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 2 244,9973 40K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 3 45 40K Escolhido 40K Chave 60 A Escolhida 100 A Da tabela de coordenação entre elos fusíveis do tipo K e tipo K, temos: Máxima corrente de falta em B (elo protetor 6 K trafo 112,5 kVA), que protegerá A (elo protegido 40 K elo A): 1340 A. Logo a coordenação entre os elos está garantida. Dimensionamento do elo B: 5 trafos FM = 6,8 A20,08175 8,133 5,1124301 min BalIno A136,5559min BB alInoFMInrush AI BCARGA 10 AIccFTmín 160 Elo B Critério Resultado (A) Elos possíveis 1 11 15 K, 25 K, 40 K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 2 136,55589 15 K, 25 K, 40 K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 3 40 15 K, 25 K, 40 K Escolhido 15 K Chave 22,5 A Escolhida 100 A Da tabela de coordenação entre elos fusíveis do tipo K e tipo K, temos: Máxima corrente de falta em B (elo protetor 6 K trafo 112,5 kVA), que protegerá A (elo protegido 15 K elo B): 510 A. Logo a coordenação entre os elos está garantida. Dimensionamento do elo C: 5 trafos FM = 6,8 A20,08175 8,133 5,1124301 min CalIno A136,5559min CC alInoFMInrush AI CCARGA 30 AIccFTmín 160 Elo C Critério Resultado (A) Elos possíveis 1 33 40K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 2 136,55589 40K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 3 40 40 K Escolhido 40 K Chave 60 A Escolhida 100 A Da tabela de coordenação entre elos fusíveis do tipo K e tipo K, temos: Máxima corrente de falta em B (elo protetor 15 K elo B), que protegerá A (elo protegido 40 K elo C): 1340 A. Logo a coordenação entre os elos está garantida. Dimensionamento do elo D: 5 trafos FM = 6,8 A20,7093 8,133 5,1124451 min DalIno A140,8233min DD alInoFMInrush AI DCARGA 21 AIccFTmín 150 Elo D Critério Resultado (A) Elos possíveis 1 23,1 25 K, 40 K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 2 140,823261 25 K, 40 K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 3 37,5 25 K Escolhido 25 K Chave 37,5 A Escolhida 100 A Da tabela de coordenação entre elos fusíveis do tipo K e tipo K, temos: Máxima corrente de falta em B (elo protetor 6 K trafo 112,5 kVA), que protegerá A (elo protegido 25 K elo D): 840 A. Logo a coordenação entre os elos está garantida. Dimensionamento do elo E: 4 trafos FM = 7,2 A5,020437 8,133 152452 min EalIno A36,14715min EE alInoFMInrush AI ECARGA 5 AIccFTmín 120 Elo E Critério Resultado (A) Elos possíveis 1 5,52040402 6 K, 10 K, 15 K, 25 K, 40 K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 2 36,1471473 6 K, 10 K, 15 K, 25 K, 40 K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 3 30 6 K, 10 K, 15 K, 25 K Escolhido 10 K Chave 15 A Escolhida 100 A Da tabela de coordenação entre elos fusíveis do tipo K e tipo H, temos: Máxima corrente de falta em B (elo protetor 3 H trafo 45 kVA), que protegerá A (elo protegido 10 K elo e): 45 A. Logo não há coordenação entre os elos pois Iccmáx = 240 A e Iccmín = 120. Assim, o elo E deve ser 15 K, pois: Máxima corrente de falta em B (elo protetor 3 H trafo 45 kVA), que protegerá A (elo protegido 15 K elo e): 450 A. Logo a coordenação entre os elos está garantida. Porém, para garantir um intervalo de coordenação com o religador que abrangesse a corrente máxima no ponto 5 (Icc3F = 440 A) e a corrente mínima no ponto 7 (IccFTmín = 120 A), foi utilizado um elo 25 K. Dimensionamento do elo F: 5 trafos FM = 6,8 A13,8062 8,133 1527515,1122 min FalIno A93,88217min FF alInoFMInrush AI FCARGA 14 AIccFTmín 190 Elo F Critério Resultado (A) Elos possíveis 1 15,4 25 K, 40 K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 2 93,8821742 25 K, 40 K, 65 K, 100 K, 140 K, 200 K 3 47,5 15 K, 25 K, 40 K Escolhido 15 K Chave 22,5 Escolhida 100 A Da tabela de coordenação entre elos fusíveis do tipo K e tipo K, temos: Máxima corrente de falta em B (elo protetor 6 K trafo 112,5 kVA), que protegerá A (elo protegido 15 K elo F): 510 A. Logo a coordenação entre os elos está garantida. Porém, para garantir um intervalo de coordenação com o religador que abrangesse a corrente máxima no ponto 5 (Icc3F = 440 A) e a corrente mínima no ponto 6 (IccFTmín = 190 A), foi utilizado um elo 25 K. Religador Os critérios de ajuste utilizados foram: 1) Disparo de fase FS I IIFC FCCFPICKUPMÁXCARGA 2 2) Disparo de neutro FS I II MÍNCCFT NPICKUPDESBALANÇO Segundo o manual da CPFL, para religadores com bobina série, deve-se considerar para o ajuste do disparo de fase apenas: CARGAN IKFI ou CARGAPF IKFI 2 Onde: IN – corrente nominal da bobina série 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Curvas dos Elos Mínima 15 K Máxima 15 K Mínima 25 K Máxima 25 K Mínima 40 K Máxima 40 K KF – fator de crescimento da carga no horizonte de estudo (=FC) ICARGA – corrente de carga passante no ponto de instalação IPF – corrente de pick-up do religador Para estes religadores NPF II 2 . Assim: 401,1NI ou 401,12 PFI 44ANI ou 88APFI Utilizando um religador tipo OYT da REYROLLE (corrente nominal 250 A ou 400 A, tensão nominal 14,4 kV), temos as seguintes possibilidades: Da tabela acima, escolheu-se o religador com bobina série de corrente nominal 50 A e corrente de pick-up 100 A. Neste religador, o sensor para defeitos à terra é eletrônico e pode ser ajustado em 5 A, 10 A e 20 A. Como a corrente de desbalanço é desconhecida, a corrente de disparo de neutro deve ser pelo menos menor do que a IccFT mínima dividida pelo fator de segurança. Considerando um fator de segurança igual a 2, temos: FS I I MÍNCCFT NPICKUP 2 120 NPICKUPI AI NPICKUP 60 Logo, qualquer um dos valores possíveis pode ser usado para ajuste do sensor de terra. O ajuste do sensor de terra escolhido foi de 10 A. Os religadores OYT apresentam apenas uma curva rápida de fase, a curva H e duas curvas temporizadas, Kl e Ks, sendo que alguns religadores apresentam uma terceira curva, D. No presente trabalho, foi escolhida a curva Ks, mais rápida das três curvas possíveis. Para operação de terra, os religadores OYT apresentam uma curva de operação rápida e várias curvastemporizadas (0,5 s; 1 s; 2 s; 5 s; 9 s e 13 s). Neste caso foi escolhida a curva temporizada de 5 s, para garantir que as correntes de falta fase-terra mínimas estivessem no intervalo de coordenação com os elos 25 K, garantindo assim a seletividade para defeitos entre fases. Abaixo, está o gráfico com as curvas do religador. Quanto ao número de operações, os religadores OYT permitem o ajuste do número total de operações para o bloqueio em 1, 2, 3 ou 4 operações. O 0.01 0.1 1 10 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Curvas do Religador Rápida F Religador (H) Rápida N Religador Temporizada F Religador (Ks) Temporizada N Religador número de operações para bloqueio é o mesmo para fase, terra ou mesmo para uma combinação de operações de fase e terra. A seqüência de operações é a mesma para fase e terra. No ponto de instalação do religador, a corrente de Inrush é: A 237,2157 8,133 )5,1126751453154( 6min alInoFMInrush Como as curvas rápidas possuem tempos inferiores a 0,1 s, então elas podem ser sensíveis às correntes de Inrush, já que o pick-up de fase é menor do que a Inrush esperada. A simples retirada da curva rápida evitaria a operação do religador, mas isso o impediria de realizar a sua função principal. Uma forma de se diminuir o número de operações, devido às correntes de Inrush, é usar uma única operação rápida para o religador. Assim, a seqüência de operação do religador terá uma operação rápida e três operações lentas. Coordenação religador-fusível O religador deve estar coordenado com os elos D, E e F. Estes elos são todos 25 K. Como o tempo de religamento dos religadores OYT é de 2 segundos (120 ciclos) e o religador em questão tem apenas uma operação rápida, o fator K que multiplica as curvas rápidas será igual a 1,2. Abaixo, estão as curvas do elo 25 K, as curvas do religador e o intervalo de coordenação conseguido em destaque no eixo do gráfico. Nota-se que para os elos E e F, o intervalo de coordenação abrange as correntes de falta máximas (Icc3F = 440 A no ponto 5) e mínimas (IccFT mínima = 120 A no ponto 7 e 190 A no ponto 6). Para o elo D, o intervalo de coordenação não abrange apenas o valor da Icc máxima (Icc3F = 560 A) no ponto 4. Mesmo assim, a coordenação possível é satisfatória já que faltas trifásicas são menos comuns e o intervalo de coordenação abrange as correntes de curto-circuito para as demais faltas. Também vale ressaltar que a corrente de falta fase-terra mínima está dentro do intervalo, o que garante seletividade para faltas entre fases. Relés Nesse trabalho serão considerados relés do tipo IEC, com TAP’s 1, 2, 3... com passos discretos de 1. Para as unidades temporizadas, o Time Dial Setting varia de 0,05 até 1 em passos de 0,01 e fator de início de curva igual a 1,05. A equação para determinação das curvas temporizadas é: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 Te m p o e m S e gu n d o s Corrente em Ampéres Estudo da coordenação religador - elos fusíveis Mínima Fusível 25 K Máxima Fusível 25K Religador Lenta Religador Rápida Religador Neutro Lenta Religador Neutro Rápida Religador Lenta * 0,9 Religador Rápida * 1,2 Religador Neutro Lenta * 0,9 Religador Neutro Rápida * 1,2 KDB QV DA T P * * (em segundos) Tipo de Curva A P Q B K Inversa (IEC curva A) 0,14 0,02 1 0 0 Muito inversa (IEC curva B) 13,5 1 1 0 0 Extremamente inversa (IEC curva C) 80 2 1 0 0 Onde: D = Time Dial Setting (ajustado pelo usuário). V = I/IPICKUP > 1,05. Para melhor integração com o religador foram usadas curvas extremamente inversas (curvas C). Por falta de informações sobre os relés IEC, considerou-se múltiplo igual a 1. Dimensionamento do TC Pelo critério da corrente de carga máxima: Considerando um fator de sobrecarga de 150%, temos: AAIFSI CARGA MÁX CARGA 2101405,1 5:300RTC (ASA) Pelo critério do curto-circuito máximo: Considerando que os TC’s tenham fator de sobrecorrente igual a 20, temos: A FS Icc I MÁX NOMINALP 60 20 1200 5:75RTC (ABNT) Assim, o RTC será 300:5. Ajuste dos relés Ajuste da corrente de pick-up do relé 51 de fase: FSFIRTC FmínIcc I RTC kfI FPICKUP MÁX CARGA 2 51 Para relés IEC, o fator de início de curva é FI = 1,05. Assim temos: 5,105,1 5 300 484 5 300 1,1041210 51 FPICKUOI A 5,1217A 3,8643 51 FPICKUPI Para valores de Icc2Fmín menores do que aproximadamente 366 A, o lado direito da inequação se torna menor do que o lado esquerdo, significando que o relé não dará proteção de retaguarda para os pontos remotos onde Icc2F é inferior a 366 A. Se escolhermos o TAP 4, será possível fazer com que o relé dê retaguarda até o ponto 5, porém o valor resultante no lado direito da inequação se torna muito próximo de 4 quando a Icc2Fmín considerada for 380 A (4,0212 A). Isso poderia ser um problema se considerarmos os erros de medição do TC. Assim, para evitarmos problemas, foi escolhido o TAP 5 para o relé 51 de fase. Considerando este TAP, garantimos que o relé seja proteção principal para os pontos 2 e 3 e que dê retaguarda para os pontos 4 e 9. Abaixo, encontram-se algumas curvas do relé 51 de fase para o TAP 5. Lembrando que para coordenação com o religador, foram escolhidas as curvas extremamente inversas. Ajuste da corrente de pick-up do relé 50 de fase: Para ajuste do TAP da unidade instantânea de fase, considerou-se o mesmo critério para ajuste do TAP do relé 51 de fase e mais: RTC Inrush I FPICKUP 50 Onde: AInrush 6871,598 8,133 )1543034537515,11218( 6 Assim: 5 300 6871,598 50 FPICKUPI AI FPICKUP 9781,950 Ou seja: TAP = 10 para o relé 50 de fase. Ajuste da corrente de pick-up do relé 51 de neutro: O critério para ajuste do TAP da unidade temporizada de neutro diz: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) IEC 51 F 51 F curva 0,05 51 F curva 0,1 51 F curva 0,2 51 f curva 0,5 51 F curva 0,8 51 F curva 1 FSFIRTC IccFTmín I RTC knoIdesbalanç NPICKUP 51 Como a corrente de desbalanço do neutro é desconhecida, considerou- se apenas o lado direito da desigualdade. 5,105,1 5 300 120 51 NPICKUPI AI NPICKUP 2698,151 Assim: TAP = 1 para o relé 51 de neutro. Dessa forma, está garantida proteção de retaguarda para todos os curtos fase-terra do circuito. A seguir, estão algumas curvas extremamente inversas do relé 51 de neutro para o TAP 1 Ajuste da corrente de pick-up do relé 50 de neutro: Para determinação do TAP da unidade instantânea de neutro, foi considerado o mesmo critério utilizado para determinação do TAP da unidade temporizada de neutro. Além disso, também deve ser considerado o seguinte critério: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) IEC 51 N 51 N curva 0,05 51 N curva 0,1 51 N curva 0,2 51 N curva 0,5 51 N curva 0,8 51 N curva 1 RTC monofásitrafosInrush I NPICKUP cos)( 50 Como os transformadores são todos trifásicos, o critério acima foi desconsiderado. Logo: TAP = 1 para orelé 50 de neutro. Para as unidades temporizadas, foram escolhidas as curvas 0,05 para o 51 de fase e 0,5 para o 51 de neutro. Foi considerado que associado ao conjunto de relés 50 e 51, também temos o relé para religamento 79. O conjunto relé/disjuntor deve ter uma operação rápida e três operações lentas. Coordenação com os elos A e C (ambos 40 K): Coordenação dos relés com o religador: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Coordenação Relés - fusíveis 40 K 40 K 51 e 50 F 51 N e 50 N Curvas de coordenação Trecho 1: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Coordenação Relé-Religador Religador 51 e 50 F 51 e 50 N Trecho 2: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Coordenação Trecho 1 51 F 50 F 51 F - 0,2 51 N 50 N 51 N - 0,2 40 K mín 40 K máx Trecho 3: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Coordenação Trecho 2 51 F 50 F 51 F - 0,2 51 N 50 N 51 N - 0,2 40 K mín 40 K máx 15 K mín 15 K máx Trecho 4: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Coordenação Trecho 3 Religador 51 e 50 F 51 e 50 N 25 K mín 25 K máx Trecho 5: 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Coordenação Trecho 4 Religador 51 e 50 F 51 e 50 N 25 K mín 25 K máx Seccionalizador O seccionalizador possui unidades independentes para operações por fase e por terra. Ambas as unidades devem ser ajustadas em no máximo 80 % dos ajustes dos equipamentos de retaguarda. Para ajuste da unidade de fase, temos: FPICKUPFZADORSECCIONALIAJUSTE II 8,0 1008,0 FZADORSECCIONALIAJUSTEI AI FZADORSECCIONALIAJUSTE 80 Para ajuste da unidade de terra, temos: NPICKUPNZADORSECCIONALIAJUSTE II 8,0 108,0 NZADORSECCIONALIAJUSTEI AI NZADORSECCIONALIAJUSTE 8 O seccionalizador do tipo GN3-E da Mcgraw-Edison (corrente nominal 200 A; corrente nominal de interrupção 400 A; corrente suportável de fechamento 9000 A assimétrico; corrente de curta duração: 10 segundos – 2600 A, 1 segundo – 5700 A; tensão nominal 14,4 kV) possui controle 0.01 0.1 1 10 100 1000 1 10 100 1000 10000 T e m p o ( s ) Corrente (A) Coordenação Trecho 5 Religador 51 e 50 F 51 e 50 N 25 K mín 25 K máx eletrônico tanto para o ajuste do número de operações, quanto para as contagens durante a operação do seccionalizador. Os valores oferecidos para o disparo de fase são: 16, 24, 40, 56, 80, 112, 160, 224, 256, 296 e 320 A. Assim foi escolhido o valor 80 A para o ajuste da unidade de fase. Para disparo de terra, são oferecidos os seguintes valores: 3, 5, 7, 16, 28, 40, 56, 80, 112, 160, 224 e 320 A. Assim foi escolhido o valor 7 A para o ajuste da unidade de terra. O seccionalizador deve ser ajustado para abrir após 3 operações do religador. Para evitar que o seccionalizador opere para defeitos que farão operar dispositivos de proteção à sua frente, o seccionalizador GN3-E vem equipado com um restritor de corrente.
Compartilhar