VERS UNE STABILISATION DU COUT MOYEN DE LA CMU-C

Para uma falta fora da zona de proteção definida pelos transformadores de corrente, conforme a figura (21) pode-se verificar a não atuação do relé, conforme metodologia de cálculos apresentada a seguir.

Figura 21 - Curto-circuito externo ao trecho de operação

Fonte: Mamede Filho, Ribeiro Mamede (2011, p. 313).

A equação (29), item (4.3.1) exibe o valor da corrente após a transformação pelo TC primário, valor este que será mensurado pelo relé diferencial. Valor de Ip, que será o mesmo, devido aos cálculos estar considerando a mesma corrente de falta.

23, 8

A equação (30) apresenta o valor da corrente de defeito apresentada pelo TC secundário, com base na relação de transformação.

s s 2172 8 27,15 (30) onde: Corrente de curto-circuito;

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 Valor médio da corrente que circula pela unidade de restrição, é calculado conforme equação (24) do item (4.2), sendo o valor desta corrente:

27,15 23, 8

2 25,115

 O valor da corrente diferencial que circula na unidade de operação, calculado conforme equação (25) do item (4.2):

27,15 23, 8 4, 7

 Valor do ajuste da declividade percentual do relé, calculado conforme equação (26) do item (4.2):

4, 7

25,115 1 16,2

 Ângulo de inclinação da curva característica, calculado conforme equação (26) do item (4.2):

4, 7

25,115 9,2

Aplicando estes valores na curva característica da figura (19), pode-se verificar que o relé não irá atuar para uma falta fora da zona de proteção, mesmo que estes valores sejam elevados, conforme calculados nesta simulação.

Para minimizar as possibilidades de uma falta externa causar danos ao equipamento protegido, uma das soluções é, limitar a corrente máxima no TC secundário. Esta corrente pode ser limitada de acordo com a máxima capacidade do transformador de potência instalado, conforme equação (31), onde foi utilizada a máxima potência fornecida pelo trafo 12 MVA, capacidade que apenas pode ser utilizada com ventilação forçada. No entanto para períodos

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curtos de tempo e como a característica da fábrica é não utilizar tal energia, este valor é importante para definir o limite superior de fluxo de potência.

, √3 12,5 √3 22 328, 4 (31) onde:

Potência máxima fornecida pelo transformador; Tensão nominal no secundário.

Passando este valor de corrente para a grandeza apresentada no TC do secundário, de acordo com sua relação de transformação, conforme equação (32).

,

328, 4

8 4,1

(32)

Pode-se limitar o curto-circuito fora da zona protegida, limitando a corrente de operação do TC referente ao lado de média tensão em 4,10 A, assim evitando danos aos equipamentos instalados.

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5 RESULTADOS

Após as rotinas de cálculos e definição da correta curva de ajuste do relé, estabelecendo a curva de 20 % conforme a figura 19. Foram determinados os parâmetros adicionais inseridos no relé. A figura 22 apresenta os valores de corrente que circulam no equipamento.

Figura 22 - Valores finais

Fonte: Próprio autor.

Os parâmetros necessários para operação do relé são os abaixo listados:

 Indicar a ligação dos TC’s onde no primário, a ligação é delta, assim o TC será ligado em estrela. E no secundário, a ligação é estrela, com o TC ligado em delta, evitando erros de medição dos transformadores de corrente.

 Corrente que circula pela unidade de restrição 3, 345

 Corrente diferencial que circula na unidade de operação ,491  Ajuste da declividade percentual do relé 2

 Corrente de pick-up em 0,5 pu.

 Restrição da 2ª, 3ª, 5ª harmônica em 50%. Com intuito de inibir a atuação do relé durante a energização do transformador, controlado principalmente pela 2ª, e a restrição da 3ª e 5ª harmônicas é empregada para impedir a sensibilização do relé durante uma sobre excitação do trafo, esta podendo ocorrer quando ele é submetido a uma carga de elevado efeito capacitivo (MARCELINO et al, 2009).

 Ajuste da unidade instantânea em 4,1 , medidos no TC de baixa tensão, conforme equação (32) do item (4.3.2).

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 Para evitar que faltas externas danifiquem o transformador, é proposto limitar a corrente que circula no TC do lado de baixa tensão, tendo em vista que o relé diferencial não tem por aplicação principal controlar faltas no sistema externo a zona de proteção. A limitação da corrente proposta é de 4,10 A, de forma que quando circular este valor parametrizado, no transformador de corrente, o relé atua e faz a abertura do sistema, evitando que possam ocorrer danos no equipamento protegido em questão.

 Atualmente neste trafo, já estão instalados alguns dispositivos de proteção, com funções não tão complexas nem seguras, mas devem continuar para incrementar a capacidade de proteção do sistema. Estão conectados para proteção, as funções 50 e 51, que tem pro atribuição proteção por sobrecorrente de fase e neutro, com operando em funções temporizadas e instantâneas, evitando que faltas no sistema elétrico da empresa danifiquem os equipamentos instalados. Além de um relé buchholz que possui a função de proteger o transformador quando houver falta de óleo de arrefecimento ou havendo demasiada pressão interna no sistema, esta podendo ser ocasionada por um arco elétrico.

 As uniões de todos estes aparatos de proteção irão garantir maior segurança na operação do equipamento, assegurando mais longos anos de funcionamento e garantia de que faltas no sistema elétrico não irão danificar o instrumento tão importante para a empresa que é o transformado em questão.

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6 CONCLUSÃO

Este trabalho teve como proposta descrever a filosofia de proteção diferencial em um transformador de potência, o estudo de utilização desta, em uma subestação rebaixadora 69/22 kV. Foram abordados os conhecimentos necessários para propor a instalação de um relé diferencial em um transformador, bem como equipamentos adicionais instalados a este sistema de proteção, além de parâmetros recomendados para o dispositivo.

Os valores encontrados nas sequencias de cálculo, tanto para enfatizar a não operação do relé quando o sistema está em operação normal, tanto no momento em que ocorrem faltas, demonstram que este é um método de boa confiabilidade e de correta aplicação para o trafo em questão.

A parametrização final exposta aponta valores base obtidos de bibliografias, em conjunto com valores calculados, apresentados como suporte para entendimento e necessidades de variáveis de entrada, que podem ser utilizados em relés de proteção, independente de fabricantes, pois são valores comuns desta metodologia. A utilização da restrição de harmônicos incorpora o refino de proteção diferencial, contribuindo na detecção de faltas no sistema, e evitando a operação em períodos de oscilações comuns do sistema elétrico.

Finalizando, pode-se referir que o propósito foi atingido, o qual foi principalmente obter o conhecimento relacionado à proteção diferencial, para aplicação em futuros trabalhos dentro da empresa, onde será executada a reforma da subestação e instalação do dispositivo de proteção abordado no trabalho.

Quando o projeto acontecer este trabalho poderá auxiliar como base de conhecimentos, visto que o desenvolvimento do mesmo ainda esta em fase de planejamento e defesa de capital financeiro, mas todo o conhecimento absorvido durante a elaboração deste estudo de caso, faz com que durante as etapas de instalação e comissionamento, as ideias abordadas aqui contribuam positivamente para o melhor desenvolvimento possível deste sistema de proteção.

Para trabalhos futuros, a sugestão é a aplicação na prática deste sistema de proteção na subestação utilizada para estudo, definindo um fabricante do relé, e inserindo os valores apresentados neste trabalho para o equipamento. Esta sequência, aplicada no transformador será o fechamento completo do trabalho, onde inicialmente foi buscado o embasamento teórico

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referente à utilização de relés diferenciais de proteção, os valores de variáveis necessárias ao equipamento genérico, e a aplicação em um dispositivo real, pois os softwares de fabricantes necessitam as chaves de ativação, que acompanham o dispositivo, para a simulação da planta completa.

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