GED 2912 CPFL

Tipo de Documento: rea de Aplicao:

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N.Documento: Categoria: Verso: Aprovado por: Data Publicao: Pgina:

SUMRIO 1 FINALIDADE ..............................................................................................................4 2 MBITO DE APLICAO..........................................................................................4 3 TERMINOLOGIA........................................................................................................4

3.1 Falta ........................................................................................................................4 3.2 Curto-circuito ..........................................................................................................4 3.3 Corrente de Curto-circuito ......................................................................................4 3.4 Sobrecorrente .........................................................................................................4 3.5 Coordenao ..........................................................................................................4 3.6 Seqncia de Operao.........................................................................................5 3.7 Seletividade ............................................................................................................5 3.8 Zona de Proteo ...................................................................................................5 3.9 Capacidade Nominal ..............................................................................................5 3.10 Capacidade de Interrupo ou Abertura.............................................................5 3.11 Caracterstica de Operao ................................................................................5 3.12 Tempo de Religamento.......................................................................................5 3.13 Tempo de Rearme ..............................................................................................5

4 SISTEMA DE DISTRIBUIO DA CPFL ..................................................................5 5 TIPOS DE FALTAS ....................................................................................................6 6 FENMENOS A SEREM OBSERVADOS NOS ESTUDOS DE PROTEO..........7

6.1 Clculo das Correntes de Curto-circuito ................................................................7 6.2 Correntes de "Inrush" .............................................................................................8

6.2.1 Fsica do Fenmeno........................................................................................8 6.2.2 Clculo da Corrente de "Inrush"....................................................................10

7 EQUIPAMENTOS DE PROTEO CONTRA SOBRECORRENTE ......................11 7.1 Chave Fusvel/Elo Fusvel ....................................................................................12

7.1.1 Escolha dos Pontos de Instalao ................................................................12 7.1.2 Dimensionamento da Chave Fusvel e do Elo Fusvel .................................12

7.2 Disjuntores e Rels...............................................................................................15 7.2.1 Operao do Disjuntor ..................................................................................16 7.2.2 Dimensionamento dos Disjuntores e Transformadores de Corrente............17 7.2.3 Ajustes dos Rels..........................................................................................18

7.3 Religadores...........................................................................................................23 7.3.1 Dimensionamento dos Religadores ..............................................................24 7.3.2 Ajustes dos Religadores................................................................................25

7.4 Seccionalizadores.................................................................................................28 7.4.1 Funcionamento do Seccionalizador ..............................................................29 7.4.2 Instalao de Seccionalizadores...................................................................30 7.4.3 Ajustes do Seccionalizador ...........................................................................31 7.4.4 Acessrios .....................................................................................................31

8 COORDENAO E SELETIVIDADE DA PROTEO...........................................32

Norma TcnicaDistribuio

Proteo de Redes Areas de Distribuio - Sobrecorrente

2912 Procedimento 1.2 Ronaldo Antnio Roncolatto 25/09/2006 1 de 155

IMPRESSO NO CONTROLADA


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8.1 Seletividade entre Elos Fusveis ..........................................................................32 8.2 Seletividade Rel-Elo Fusvel...............................................................................33 8.3 Coordenao Rel-Religador ...............................................................................35

8.3.1 Condies para Obteno da Coordenao.................................................36 8.3.2 Escolha da Curva Temporizada do Rel ......................................................36

8.4 Coordenao Religador - Elo Fusvel ..................................................................37 8.5 Coordenao Religador-Seccionalizador-Elo Fusvel..........................................39 8.6 Coordenao e Seletividade Religador-Religador ...............................................41

9 PROTEO DO TRANSFORMADOR DE DISTRIBUIO ...................................43 10 ROTEIRO PARA ELABORAO DO ESTUDO DE PROTEO ..........................46

10.1 Escolha dos Alimentadores a Serem Estudados .............................................46 10.2 Coleta de Dados ...............................................................................................46 10.3 Clculo de Curto-circuito...................................................................................46 10.4 Escolha dos Ajustes de Proteo .....................................................................46 10.5 Documentao ..................................................................................................47

11 EXEMPLO DE UM ESTUDO DE PROTEO........................................................47 11.1 Clculos de curto-circuito em alguns pontos do alimentador...........................47 11.2 Dados da SE .....................................................................................................48 11.3 Dimensionamento dos Elos Fusveis................................................................48 11.4 Ajustes do Religador do Ponto 1 ......................................................................51 11.5 Verificao do Dimensionamento do TC do Disjuntor......................................52 11.6 Ajuste do "TAP" da Unidade Temporizada do Rel de Fase ...........................53 11.7 Ajuste do "TAP" da Unidade Instantnea do Rel de Fase .............................54 11.8 Ajuste do "TAP" da Unidade Temporizada do Rel de Terra...........................54 11.9 Ajuste do "TAP" da Unidade Instantnea do Rel de Terra.............................55 11.10 Escolha das Curvas de Atuao das Unidades Temporizadas dos Rels de Fase e de Terra............................................................................................................55

11.10.1 Curva da Unidade Temporizada do Rel de Fase ....................................55 11.10.2 Curva da Unidade Temporizada do Rel de Terra ...................................56

11.11 Resumo dos Ajustes .........................................................................................59 ANEXO I COMPONENTES SIMTRICAS...................................................................61 ANEXO II VALORES "POR UNIDADE" (PU) DE ELEMENTOS DE UM CIRCUITO TRIFSICO......................................................................................................................64 ANEXO III FRMULAS PARA CLCULOS DAS CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO .......................................................................................................................65 ANEXO IV CARACTERSTICAS E IMPEDNCIAS DE SEQNCIAS DOS CABOS UTILIZADOS PELA CPFL PAULISTA ..........................................................................68 ANEXO V CARACTERSTICAS E IMPEDNCIAS DE SEQNCIAS DOS CABOS UTILIZADOS PELA CPFL PIRATININGA.....................................................................78 ANEXO VI CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO ASSIMTRICA...............................81 ANEXO VII CURVAS T x I DOS ELOS FUSVEIS TIPO "K" .......................................84 ANEXO VIII CLCULO DO FATOR DE SEGURANA A SER UTILIZADO NO AJUSTE DA PROTEO DE FASE ...............................................................................85






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ANEXO IX CURVA TEMPO X CORRENTE PARA INCIO DE RECOZIMENTO DOS CABOS DE ALUMNIO....................................................................................................86 ANEXO X INTEGRAO REL-RELIGADOR............................................................88 ANEXO XI CURTO-CIRCUITO NO LADO BT DO TRANSFORMADOR ....................98 ANEXO XII RELIGADORES TIPO KF DA MCGRAW-EDISON ................................103 ANEXO XIII RELIGADORES TIPOS OYT-250 E OYT-400 DA REYROLLE ............112 ANEXO XIV RELIGADORES TIPO SEV-280 DA WESTINGHOUSE .......................116 ANEXO XV RELIGADOR TIPO PMR-1-15 DA BRUSH SWITCHGEAR ..................121 ANEXO XVI RELIGADOR TIPO PMR-3 DA BRUSH SWITCHGEAR.......................135 ANEXO XVII SECCIONALIZADORES TIPO GN3-E DA MCGRAW-EDISON..........146 ANEXO XVIII SECCIONALIZADOR TIPO OYS DA REYROLLE..............................150 ANEXO XIX ...................................................................................................................153






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1 FINALIDADE Esta norma estabelece critrios e prticas a serem observados nos estudos de proteo para a escolha, dimensionamento e localizao dos equipamentos de proteo contra sobrecorrente na rede de distribuio area da CPFL Paulista e CPFL Piratininga, prevendo critrios para ajustes dos equipamentos de proteo instalados nas sadas dos alimentadores de distribuio das subestaes.

2 MBITO DE APLICAO

Departamento de Engenharia e Planejamento; Departamento de Servio de Rede Sudeste, Nordeste, Noroeste, Oeste e Baixada Santista; Departamento de Gesto de Ativos Sudeste, Nordeste, Noroeste e Piratininga.

3 TERMINOLOGIA Alm dos termos comumente utilizados na rea de proteo, so definidos a seguir alguns termos utilizados nesta norma, visando maior clareza.

3.1 Falta Termo que se aplica a todo fenmeno acidental que impede o funcionamento de um sistema ou equipamento eltrico. Por exemplo: isolador perfurado numa linha eltrica em funcionamento poder ser falta no sistema em conseqncia da falha de isolao.

3.2 Curto-circuito Ligao intencional ou acidental entre dois ou mais pontos de um circuito, atravs de impedncia desprezvel.

3.3 Corrente de Curto-circuito Sobrecorrente que resulta de um curto-circuito.

3.4 Sobrecorrente Intensidade de corrente superior mxima permitida para um sistema, equipamento ou para um componente eltrico.

3.5 Coordenao Ato ou efeito de dispor dois ou mais equipamentos de proteo em srie segundo certa ordem, de forma a atuarem em uma seqncia de operao pr-estabelecida.






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3.6 Seqncia de Operao Sucesso de desligamentos e religamentos de um equipamento na tentativa de eliminar faltas de natureza transitria, sem prejuzo da continuidade de servio. Se a falta persistir a interrupo do fornecimento dever ser feita pelo equipamento mais prximo do ponto com problemas.

3.7 Seletividade Capacidade do equipamento de proteo mais prximo da falta de antecipar, sempre, a atuao do equipamento de retaguarda, independente da natureza da falta ser transitria ou permanente.

3.8 Zona de Proteo o trecho da rede protegido por um dispositivo de proteo, sendo calculada a partir do curto-circuito fase-terra.

3.9 Capacidade Nominal o valor da corrente que um equipamento ou circuito pode conduzir sem que o aumento de temperatura provoque danos ao equipamento ou outros materiais vizinhos.

3.10 Capacidade de Interrupo ou Abertura a maior corrente que um equipamento pode interromper sem sofrer danos.

3.11 Caracterstica de Operao Curva tempo x corrente em que um religador, rel ou outro dispositivo de proteo operar.

3.12 Tempo de Religamento o tempo entre uma abertura e um fechamento automticos de um equipamento de proteo.

3.13 Tempo de Rearme - de um rel: o tempo que um rel demora para voltar posio de repouso

aps a sua atuao, para uma dada curva. - de um religador: o tempo que o religador demora aps uma seqncia de

operaes (completa ou incompleta) para retornar contagem zero. - de um seccionalizador: o tempo em que o seccionalizador perder todas as

contagens e voltar contagem zero.

4 SISTEMA DE DISTRIBUIO DA CPFL A CPFL possui dois tipos de sistemas primrios de distribuio: - Sistema primrio a 3 fios com neutro de BT contnuo e multiaterrado.






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- Sistema primrio a 3 fios. 4.1 primeiro sistema aplicado na zona urbana e, normalmente, o neutro interligado

malha terra da SE, onde o neutro do transformador solidamente aterrado. Na rede area de distribuio urbana verificam-se duas situaes: - O sistema apresenta uma densidade de carga alta e por isso possui grande

nmero de alimentadores de pequena extenso; - O sistema apresenta uma densidade de carga baixa e por isso possui poucos

alimentadores de razovel extenso. Independentemente da carga e da extenso, quando a rede estiver em operao normal todos os trechos devero ter alguma forma de proteo. Como a maioria dos alimentadores tem alguma flexibilidade quanto transferncia de carga, os vrios arranjos possveis devem ser considerados no projeto de proteo, de modo que no haja nenhuma condio sem proteo.

4.2 O segundo sistema aplicado na zona rural, onde a rede de distribuio pode atender, ou no, pequenas localidades. Este sistema pode iniciar-se de um sistema a 3 fios com neutro contnuo e multiaterrado ou de uma SE localizada na zona rural. O sistema essencialmente radial sem recurso, devido baixa densidade de carga. Sua extenso chega a dezenas de quilmetros e pode atender pequenas cidades ao longo do seu traado. Por sua prpria condio est exposta s aes da natureza com maior rigor do que a rede urbana. Independentemente da extenso todos os trechos devero ter alguma forma de proteo.

4.3 Os transformadores na rede de distribuio so trifsicos e possuem conexes no lado AT em delta e no lado BT em estrela com o neutro aterrado. Na rede de distribuio rural tambm permitida a aplicao de transformadores que no os trifsicos, desde que a conexo no lado AT seja entre fases e no lado da BT a derivao central seja aterrada.

4.4 As tenses bsicas existentes so: 11,9 ou 13,8 kV para a rede primria e 220/127V para a rede secundria, com exceo das cidades de Lins e Piratininga, que possuem tenso secundria de 380/220V.

5 TIPOS DE FALTAS Quanto sua durao as faltas podem ser classificadas em faltas transitrias e faltas permanentes.

5.1 Faltas transitrias so aquelas em que havendo a operao de um equipamento de proteo desaparece a causa do defeito e o circuito funciona normalmente aps religado. As causas mais comuns de defeitos transitrios so:






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- Descargas atmosfricas - Contatos momentneos entre condutores - Abertura de arco eltrico - Materiais sem isolao adequada A literatura nos informa que cerca de 80% das faltas que ocorrem nas redes de distribuio so faltas transitrias.

5.2 Faltas permanentes so aquelas em que necessria a interveno do homem para que se corrija o defeito causador da interrupo antes de se religar o equipamento operado. Eventualmente, uma falta do tipo transitria pode se transformar em uma falta do tipo permanente caso no haja uma operao adequada dos equipamentos de proteo.

6 FENMENOS A SEREM OBSERVADOS NOS ESTUDOS DE PROTEO 6.1 Clculo das Correntes de Curto-circuito

As frmulas para o clculo do curto-circuito esto listadas no anexo III. Os valores de curto-circuito podero ser calculados manualmente ou atravs de programas computacionais escritos para esse fim. O anexo IV traz um programa para o clculo das correntes de curto-circuito. Outros programas, como por exemplo o desenvolvido no Departamento de Planejamento, podero ser usados, critrio do projetista. O Anexo V mostra tabelas contendo as impedncias de seqncia positiva e zero que devero ser usadas nos clculos das correntes de curto-circuito. Na falta de outras informaes utilize as impedncias de seqncia zero para resistividade do solo igual 600 ohms. metro. As seguintes observaes devem ser levadas em considerao no clculo das correntes de curto-circuito: - Os valores das correntes para os curtos-circuitos trifsicos e bifsicos sero

calculados como valores mximos, ou seja, a impedncia de contato ser zero.

- As correntes de curto-circuito fase-terra devero ser calculadas com impedncia de contato igual zero (curto-circuito fase-terra mximo), que ser usada para dimensionamento de equipamentos, e com impedncia de contato igual 40 ohms (curto-circuito fase-terra mnimo), que ser usado para as verificaes de coordenao e seletividade entre os dispositivos. Deve-se observar que o valor calculado com 40 ohms no ser usado para o ajuste dos "pick-ups" dos dispositivos de proteo de terra, uma vez que o






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valor da corrente do curto-circuito, quando ocorrem faltas de alta impedncia, pode ser muito menor que o calculado. O valor a ser ajustado para os dispositivos de proteo de terra, ser o menor valor oferecido pelo dispositivo.

- Deve-se calcular o curto-circuito simtrico e o assimtrico. Caso seja possvel deve-se calcular o curto-circuito assimtrico com a relao x/r do ponto onde o curto estiver sendo calculado. Se o valor de x/r no for conhecido pode-se usar 1,35 como fator de assimetria, para curto-circuitos at 2 ou 3 km da S/E; para pontos mais distantes o valor do fator de assimetria ser 1. O Anexo VI traz o mtodo para o clculo das correntes de curto-circuito assimtricas.

6.2 Correntes de "Inrush" Um fenmeno transitrio, caracterstico da corrente de magnetizao de transformadores o alto surto de corrente observado ocasionalmente quando um transformador energizado. Isto pode causar uma queda momentnea da tenso se a impedncia da fonte for considervel, e tambm pode causar a atuao de equipamentos de proteo contra sobrecorrentes, se esses forem ajustados com valores muito baixos. A este surto de corrente chamamos "Inrush" (palavra inglesa que significa surto).

6.2.1 Fsica do Fenmeno Se um transformador pudesse ser energizado no instante em que o valor da onda de tenso correspondesse ao fluxo magntico real do ncleo nesse instante, a energizao seria uma suave continuao da operao anterior, sem que ocorresse um transiente magntico. Mas na prtica, o instante do chaveamento no est sob controle e assim um transiente magntico praticamente inevitvel. Quando um transformador desenergizado, a corrente de magnetizao segue o lao de histerese at o zero, e a densidade de fluxo segue para um valor residual Br (veja figura 1). A figura 1 mostra a onda de corrente de magnetizao I1 e da densidade de fluxo B1 definitivamente interrompida no instante marcado pela primeira linha vertical tracejada, na qual a corrente passou pelo zero, com o fluxo em um valor residual Br. Se o transformador no fosse desenergizado as ondas de corrente e de densidade de fluxo teriam seguido as curvas tracejadas, mas com o transformador sendo desenergizado, elas seguem as linhas slidas horizontais I2 e B2, a corrente em zero e a densidade de fluxo em +Br.






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FIGURA 1 - Densidade de fluxo residual e corrente de "Inrush"

Para ilustrar o fenmeno do "Inrush" sob condies que levaro ao transiente mximo, assumiremos que o circuito restabelecido no instante indicado pela segunda linha tracejada vertical quando a densidade de fluxo estaria normalmente em seu mximo valor negativo (-Bmax). Desde que o fluxo magntico no pode ser criado ou destrudo instantaneamente, a onda de fluxo ao invs de partir com seu valor normal (-Bmax no caso presente) e crescer seguindo a curva tracejada, parte do final de B2, com valor residual +Br e traa a curva B3. A curva B3 uma curva senoidal deslocada ao invs da caracterstica de saturao do circuito, porque, com uma tenso senoidal aplicada, a fora contra eletro-motriz e, portanto, a onda de fluxo tem de ser senoidais. A saturao modifica no o fluxo, mas apenas a corrente de magnetizao necessria para produzir o fluxo. A onda de corrente, correspondente onda de densidade de fluxo B3, mostrada como I3. O valor terico mximo da curva B3 Br+2Bmax, e, se o transformador for desenhado para uma densidade de fluxo econmico Bmax, a crista de B3 produzir super saturao no circuito magntico e produzir uma crista muito grande na corrente de magnetizao.






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Deve-se lembrar que a onda de densidade de fluxo controla a corrente e no a corrente controla a densidade de fluxo.

6.2.2 Clculo da Corrente de "Inrush" O clculo da corrente de "inrush" extremamente complicado e impreciso. Complicado devido necessidade de se calcular graficamente a densidade de fluxo para valores altos de densidade, o que nem sempre possvel, devido indisponibilidade de laos de histerese para esses valores. E impreciso, porque laos de histerese obtidos com valores mdios no so exatamente aplicveis a cada transformador em particular. Levando-se em conta a dificuldade de clculo e a aleatoriedade de valor da corrente de "inrush" (ela depende do exato instante da energizao do transformador e do valor da densidade de fluxo residual em cada transformador), foram desenvolvidos meios prticos para o clculo da corrente de "inrush" provvel. O mtodo utilizado pela CPFL leva em conta o nmero de transformadores que sero energizados pelo fechamento de um dispositivo. A tabela 1 fornece um coeficiente a ser multiplicado pela corrente nominal do grupo de transformadores que sero energizados, em funo do tamanho do grupo. A aplicao desta tabela fornecer a corrente de "inrush" esperada em um tempo de 0,1s.






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Tabela 1 - Fator de multiplicao para se determinar a corrente de "inrush" em 0,1 s

Nmero de transformadores Fator de multiplicao

1 12,0 2 8,3 3 7,6 4 7,2 5 6,8 6 6,6 7 6,4 8 6,3 9 6,2

10 6,1 >10 6,0

Por exemplo, se um grupo composto por 3 transformadores de 15kVA mais 3 transformadores de 30kVA forem energizados pelo fechamento de uma chave, a corrente de "inrush" esperada ser calculada conforme segue:

135 3 3 15 3 kVA =+=

6 n =

A5,65 13,8 3

135 In =

=

da tabela, para n=6 o coeficiente 6,6

A 37,3 5,65 6,6 I INRUSH ==

Um outro ponto que merece observao que a corrente de "inrush" no pode ser maior que a corrente de curto-circuito trifsico para qualquer ponto. Portanto, se o clculo indicar que a corrente de "inrush" ser maior que a corrente do curto-circuito trifsico, considere a corrente de "inrush" igual corrente de curto-circuito.

7 EQUIPAMENTOS DE PROTEO CONTRA SOBRECORRENTE Neste captulo sero abordados os principais equipamentos de proteo utilizados pela CPFL. Os equipamentos utilizados so os seguintes:

- Chave Fusvel/Elo fusvel - Disjuntor/Rel - Religador






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- Seccionalizador 7.1 Chave Fusvel/Elo Fusvel

A chave fusvel o dispositivo mais empregado em sadas de ramais, devido ao seu baixo custo. So padronizadas para 100A de capacidade nominal e os cartuchos devem ter capacidade de interrupo superior mxima corrente de curto-circuito disponvel no ponto de instalao. A CPFL somente usa cartuchos com capacidade de interrupo de 10kA assimtrico (7100A simtrico). Quando usadas com lminas desligadoras as chaves fusveis podem transportar at 300A.

7.1.1 Escolha dos Pontos de Instalao Ao escolher o ponto de instalao das chaves fusveis os seguintes cuidados devem ser tomados: - na rede rural, a instalao dever ser sempre em local de fcil acesso. - o nmero de chaves fusveis em srie no dever ultrapassar a quatro, incluindo a chave de entrada do consumidor. O fator que determinar o nmero exato ser o da seletividade entre os elos fusveis, que ser visto mais adiante. - instalar chaves fusveis somente em ramais com mais de 3 transformadores ou mais de 300m. Excluem-se dessas recomendaes as chaves fusveis das entradas dos consumidores, que devem atender as normas tcnicas especficas, e as chaves fusveis diretas (sem elos fusveis). NOTA 1: A instalao de chaves fusveis, com elos, em pontos com alta corrente de carga deve ser analisado criteriosamente uma vez que a queima de um elo fusvel interromper uma carga significativa. NOTA 2: A quantidade de elos fusveis instalados deve ser a menor possvel, de maneira se evitar queimas por defeito transitrio. Na zona protegida pela unidade instantnea dos rels dos alimentadores, deve-se evitar o uso de elos fusveis, pois, com defeitos transitrios, haveria a queima de elo e ainda uma operao automtico do disjuntor. Os elos fusveis empregados nas chaves fusveis so do tipo K e as curvas tempo x corrente de interrupo esto definidas na NBR-5359. As capacidades nominais usadas pela CPFL so10A, 15A, 25A, 40A e 65A. O anexo VII reproduz as curvas tempo x corrente dos elos usados pela CPFL.

7.1.2 Dimensionamento da Chave Fusvel e do Elo Fusvel Para se evitar queimas desnecessrias ocasionadas pela passagem de correntes de surto, provocadas por descargas atmosfricas, alm da






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necessidade de coordenao com elos fusveis de transformadores, o menor elo fusvel ser usado na rede de distribuio ser o elo 10K na zona rural e o elo 15K na zona urbana. O elo 10K ser usado, normalmente, na sada de ramais rurais particulares. O dimensionamento da chave fusvel e do elo fusvel deve obedecer os seguintes critrios: a) a capacidade de interrupo do porta fusvel deve ser maior que a corrente de

curto-circuito trifsico (simtrico e assimtrico) do ponto de instalao. b) a corrente nominal do elo fusvel deve ser maior que a corrente de carga

prevista para o horizonte do estudo (3 a 5 anos).

CARGAELO IKFI >

onde:

ELOI a corrente nominal do elo fusvel

KF o fato de crescimento da carga, dado por: n

KF

+=100%1

% o fator de crescimento anual

n o numero de anos para o horizonte do estudo

CARGAI a corrente de carga mxima atual passante no ponto de instalao , j levando-se em considerao as manobras.

c) O elo fusvel deve ser capaz de suportar a corrente de "inrush" do momento de energizao do circuito.

INRUSHII >13,0 onde:

13,0I a corrente de fuso do elo para o tempo de 0,13s

INRUSHI a corrente de inrush esperada. A tabela 2 mostra os valores mximos da corrente de "inrush" para cada elo fusvel usado pela CPFL.

d) A corrente para o tempo de 300 s na curva de tempo mximo de interrupo deve ser menor que a menor corrente de curto-circuito fase-terra mnima do trecho onde o elo fusvel a proteo de retaguarda. Isto no sendo possvel,






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deve-se assegurar que o elo fundir pelo menos para a menor corrente de curto-circuito fase-terra mnima do trecho sob proteo deste elo.

IccI FT min300 < Onde:

I 300 a corrente em 300 s na curva de tempo mximo de interrupo IccFT min a corrente de curto-circuito fase-terra mnima de trecho onde o elo a proteo de retaguarda A tabela 2 mostra os valores de corrente para a fuso do elo em 300s

e) Deve-se escolher o menor elo fusvel que atenda s condies anteriores e que atenda ainda os requisitos de coordenao e seletividade com outros equipamentos instalados jusante ou montante.

Tabela 2 - Correntes de carga mxima, correntes de curto-circuito fase-terra mnimo e correntes de "inrush" mxima para o uso de

elos fusveis de distribuio Elo Corrente de

carga mxima (A)Corrente de curto-circuito

Ft Mnima I300 (A) Corrente De

Inrush Mxima I0,13 (A)

10K 10 23 110 15K 15 37 190 25K 25 60 315 40K 40 85 510 65K 65 150 800

Exemplo: Dimensionar a chave e o elo fusvel serem instalados em um local com as seguintes condies:

- Corrente de carga no 5 ano = 13A - Potncia instalada frente da chave 645 kVA (IINRUSH = 162A em 0,1s)

Corrente de curto circuito simtricas

No ponto de instalao

No final do trecho

Icc30 (A) 1200 650 Icc20 (A) 1040 562 IccFT (A) 400 300

IccFTMIN (A) 160 120






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a) como a corrente de curto-circuito do ponto de instalao menor que a capacidade de interrupo da chave de 100A (7100A simtrico), pode-se instalar uma chave fusvel neste ponto.

b) elos capazes de suportar a corrente de carga at o horizonte do estudo: 15K, 25K, 40K e 65K

c) elos capazes de suportar a corrente de "inrush" 15K, 25K, 40K e 65K

d) elos capazes de fundir com a corrente de curto-circuito fase-terra mnima do final do trecho: 10K, 15K, 25K e 40K

e) os elos que atendem todos os requisitos anteriores so os elos 15K, 25K e 40K, portanto utilizaremos o elo 15K, j que neste exemplo no existem outros equipamentos com os quais fazer coordenao ou seletividade.

7.2 Disjuntores e Rels Um dos equipamentos de proteo usados nas sadas dos alimentadores o disjuntor comandado por rels de sobrecorrente de fase (50/51) e neutro (50N/51N) com religamento automtico feito atravs de rel de religamento. Os rels de sobrecorrente usados para a proteo de fase e terra so eletromecnicos, possuindo uma unidade instantnea e uma unidade temporizada. A unidade temporizada possui curva tempo dependente, podendo ser extremamente inverso, muito inverso ou normal inverso. Alm do rel eletromecnico, recentemente, a CPFL passou usar rels estticos (eletrnicos) para a proteo de terra. Os rels estticos permitem que se ajuste um valor baixo para o "pick-up" de terra, objetivando desligar o alimentador nas ocorrncias de faltas terra de alta impedncia. Atualmente os rels estticos so usados junto com os rels eletromecnicos, de maneira que na regio de operao comum aos dois dispositivos, um serve de "back up" para o outro. A deteco de faltas terra de alta impedncia, que no podem ser detectadas pela funo 51N, dever ser realizada pela proteo de sobrecorrente de terra sensvel (funo 51GS), a ser ajustada com uma corrente de pick-up to baixa quanto possvel; porm, observando-se os desequilbrios naturais de corrente produzidos pelas cargas. Portanto, a funo 51GS dever ser instalada na sada de todos os alimentadores de mdia tenso de classe 15 kV e 24,2 kV. Os rels so ligados aos alimentadores atravs de TCs de capacidades adequadas, sendo que os rels para a proteo de terra so ligados no esquema residual. A figura 2 mostra a ligao dos TCs e dos rels na ligao usual na CPFL.






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FIGURA 2 - Ligao dos TCs e Rels de Fase e Terra

7.2.1 Operao do Disjuntor Quando um rel sensibilizado por uma corrente de defeito, este rel acionar o disjuntor, aps o tempo especificado pela sua curva caracterstica. O disjuntor abrir o circuito interrompendo a corrente de defeito. Aps a passagem de um perodo de tempo igual ao primeiro intervalo de religamento, o rel de religamento fechar o disjuntor. Se a corrente de defeito no mais existir, o disjuntor permanecer fechado. Caso a corrente de defeito ainda exista, o rel de sobrecorrente tornar a acionar a abertura do disjuntor, ento, o rel de religamento esperar pelo segundo intervalo de religamento e fechar novamente o disjuntor. Uma vez mais, se a corrente de defeito continuar, o rel de sobrecorrente abrir o disjuntor, entretanto, aps esta terceira abertura, o disjuntor permanecer aberto at a interveno de um operador. A figura 3 mostra as correntes durante um ciclo completo de operaes de um disjuntor. Esta sequncia de desligamentos e religamentos far com que o sistema continue ligado aps a ocorrncia e eliminao de defeitos transitrios, sem que seja necessria a interveno de eletricistas e operadores para a sua operao. Normalmente, os intervalos de religamentos usados at hoje na CPFL eram de 5s para o primeiro religamento e de 60s para o segundo religamento, entretanto esses valores esto sendo mudados para 5s e 30s para o primeiro e segundo intervalo respectivamente. Estes valores so definidos por rgos da Diretoria de Operao.






UN Distribuio

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FIGURA 3 - Operao do Disjuntor

7.2.2 Dimensionamento dos Disjuntores e Transformadores de Corrente Os disjuntores so dimensionados para suportar a corrente nominal e para interromper a corrente de curto-circuito mxima de seu ponto de instalao. O dimensionamento inicial e o acompanhamento da mudana dos nveis de curto-circuito feita pelos setores competentes da Diretoria de Operao e, portanto, no precisamos nos preocupar com esse dimensionamento. Os transformadores de corrente (TC) tambm so dimensionados pelos setores competentes da Diretoria de Operao, entretanto, quando definirmos os ajustes do disjuntor devemos estar atento para a corrente nominal e a mxima corrente de curto-circuito que o TC pode transportar sem sofrer saturao. A saturao faz com que a corrente do secundrio no seja proporcional corrente do primrio podendo at mesmo fazer com que a corrente do secundrio tenha longos perodos de zero, o que impediria o rel de operar. Os TCs usados na CPFL tem fator trmico igual 1,2, o que significa que ele pode transportar continuadamente 20% acima da corrente nominal. Assim um TC com relao 600-5 pode conduzir 720A primrios, enquanto que um TC com relao 400-5 transporta 480A.






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O fator de sobrecorrente indica qual a corrente que pode ser transportada, por curtos perodos, pelo TC, com sua carga nominal, sem que este venha a saturar. Para se saber qual a mxima corrente que o TC transporta sem saturar, basta multiplicar o fator de sobrecorrente pela corrente nominal; assim um TC de relao 600-5 e fator de sobrecorrente 15 no saturar para correntes menores que 9000A, enquanto que um TC de relao 300-5 e fator de sobrecorrente igual a 20 no saturar para correntes menores que 6000A. Os TCs usados na CPFL tm normalmente um fator de sobrecorrente igual a 20.

7.2.3 Ajustes dos Rels O esquema de proteo com o uso de rels pode ser visualizado na figura 4. As unidades temporizadas e instantneas tero as suas prprias faixas de atuao, sendo que a quantidade de operaes para bloqueio do disjuntor ser a mesma, independente de que unidade do rel operar.

FIGURA 4 - Zonas de Proteo das Unidades Instantnea e Temporizada

7.2.3.1 Tap da unidade temporizada de fase O rel de fase deve ser ajustado para que o alimentador transporte a sua corrente de carga mais as correntes de manobra que se fizerem necessrias. Alm disso, o rel dever operar para a menor corrente de curto-circuito bifsico do trecho sob proteo do disjuntor. Para atender a essas duas condies o "tap" do rel deve ser calculado da seguinte forma:

a) RTC

KFITap CARGAIF

=

Onde:

IFTap o tap da unidade temporizada de fase;






UN Distribuio

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CARGAI a corrente de carga do alimentador somada com as correntes necessrias para permitir manobras. De maneira geral CARGAI ser de 1,5 2 vezes a corrente atual do alimentador. KF o fator de aumento da carga para o horizonte de estudo. RTC a relao de transformao de corrente do TC.

b) RTCFIFS

IccTap F

< min2

onde:

min2FIcc o menor curto-circuito bifsico do trecho protegido pelo disjuntor FS um fator de segurana que leva em considerao erros envolvidos no clculo das correntes de curto-circuito, erros da RTC e erros do rel. Esse fator deve estar na faixa de 1,5 2. Para uma discusso detalhada desse valor veja o anexo VIII. FI o fator de incio da curva do rel, definida pelo fabricante. Como os fabricantes definem as curvas dos rels partir de 1,5 ou 2 vezes o tap, FI ser normalmente 1,5 ou 2.

c) Sempre que possvel o "tap" deve ser escolhido para proteger os cabos da sada do alimentador contra possveis sobrecargas. O anexo IX mostra a curva de recozimento para os vrios cabos usados pela CPFL.

d) O "tap" escolhido deve atender as condies "a" e "b" acima e devem permitir a coordenao com outros dispositivos instalados na rede. Nem sempre ser possvel atender o item "b" para curto-circuito at no final do alimentador. Se isto ocorrer, dever ser instalado um outro dispositivo para proteger o trecho que estiver fora do alcance do rel de fase da SE.

7.2.3.2 Curva da Unidade Temporizada de Fase A fim de evitar os efeitos nocivos das altas correntes de curto-circuito, a curva da unidade temporizada de fase deve ser a mais baixa possvel, desde que permita a coordenao e seletividade do rel com outros equipamentos de proteo, instalados na rede de distribuio. Isto , inicialmente escolhe-se a menor curva disponvel para o rel a ser usado e ento deve- se verificar a coordenao e seletividade com outros dispositivos, conforme ser visto mais adiante. Se esta curva permitir a coordenao e seletividade, ela ser a escolhida, caso contrrio escolhe-se uma curva mais lenta e repete-se o processo. Sempre que possvel a curva deve proteger o cabo de sada do alimentador e outros equipamentos de danos causados por sobrecargas.






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7.2.3.3 "Tap" da unidade instantnea de rel de fase. O "tap" da unidade instantnea do rel de fase dever ser ajustado de acordo com a rea de atuao desejada. No h uma regra especfica para a escolha da rea de atuao, que depender muito das condies de cada alimentador, no entanto, a fim de auxiliar a escolha, deve-se levar em considerao que a unidade instantnea pode auxiliar na investigao de defeitos que provoquem a abertura do disjuntor do alimentador, atravs da sinalizao da unidade acionada. Isto est relacionado ao fato de que a corrente de curto-circuito inversamente proporcional distncia da SE ao ponto com defeito e que, devido ao modelo de proteo adotado, as correntes maiores acionaro a unidade instantnea. Portanto, se a unidade operada for a unidade instantnea, ento o defeito deve estar mais prximo da subestao. Em vista do exposto, conveniente que a zona de atuao da unidade instantnea seja delimitada por uma chave de manobra, posicionada estrategicamente no trecho intermedirio do alimentador ou na divisa entre a zona urbana e a zona rural, em geral distante de 1 a 3 km da subestao. Uma vez escolhida qual a zona de atuao da unidade instantnea, o seu "tap" dever ser escolhido como segue: a) a unidade instantnea no dever atuar com acorrente de magnetizao

dos transformadores instalados no alimentador, sob pena do disjuntor bloquear desnecessariamente, logo:

RTCIn

RTCITAP INRUSHIF

=>6 (para mais de 10 transformadores)

IFTAP o tap da unidade instantnea de fase

INRUSHI o valor da corrente de inrush de todos os transformadores do alimentador In a soma das correntes nominais de todos os transformadores do alimentador RTC a relao de transformao de corrente do TC

b) a unidade instantnea no dever operar para defeitos fora de sua zona de proteo.

RTCIccTAP FassIF 2>

onde:

FassIcc2 a corrente de curto-circuito bifsico assimtrica no limite da zona de proteo da unidade instantnea.






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7.2.3.4 Tap da Unidade Temporizada de Terra (eletromecnico) Como no existe corrente circulante pela terra ou pelo neutro primrios em condies normais de operao, o "tap" da unidade temporizada de terra deve ser o menor "tap" oferecido pelo rel. Para os rels eletromecnicos esse "tap" 0,5. Mesmo assim, devemos verificar que a relao abaixo se verifique:

FIRTCIccTap FTTT

< min

Onde:

TTTap o tap da unidade temporizada de terra

minFTIcc a corrente de curto-circuito fase-terra, calculada com uma impedncia de contato de 40 , do final do trecho protegido pelo disjuntor FI o fator de incio da curva.

7.2.3.5 Curva da Unidade Temporizada de Terra Como no caso do rel de fase, a primeira curva a ser experimentada a curva mais rpida oferecida pelo rel. Caso essa curva no apresente problemas de coordenao e seletividade com outros equipamentos ento ela deve ser usada, caso contrrio, escolhe-se uma curva mais lenta e repete-se o processo. Alguns rels fornecem curvas muito rpidas que no permitem uma boa seletividade com elos fusveis, como ser visto adiante. Evite usar essas curvas muito rpidas.

7.2.3.6 Tap da Unidade Instantnea do Rel de Terra (eletromecnico) A zona de atuao da unidade instantnea do rel de terra deve ser a mesma que a da unidade instantnea do rel de fase, sendo assim o limite da zona de atuao j est definido. O tap da unidade instantnea de terra calculado como segue :

RTCIccTap FTassIT >

onde:

ITTap o tap da unidade instantnea de terra

FTassIcc a corrente de curto-circuito fase-terra assimtrica calculada com uma impedncia de contato igual a zero. RTC a relao de transformao de corrente do TC.






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7.2.3.7 Tap da Unidade Temporizada de Terra (esttico) A utilizao de rels estticos (eletrnicos) na proteo de terra permite que o disjuntor opere com correntes de fuga terra mais baixas que com os rels convencionais, diminuindo assim o risco de acidentes no caso de condutores cados ao solo. Como um compromisso entre a segurana e a continuidade de servio deve-se usar "taps" que possibilitem correntes de "pick-up" entre 8 e 12A. Assim:

RTCITap PETE =

Onde:

PETap o tap do rel esttico de terra

PEI a corrente de pick-up esperada (entre 8 A e 12 A)

RTC a relao de transformao de corrente.

Os rels estticos usados pela CPFL no possuem unidade instantnea, j que esta existe no rel eletromecnico.

7.2.3.8 Curva da Unidade Temporizada de Terra (esttico) Como normalmente o "pick-up" do rel esttico baixo, deve-se ajustar curvas com alguma temporizao para permitir a coordenao e seletividade com outros equipamentos de proteo, especialmente com elos fusveis. Recomenda-se utilizar uma curva com tempo de atuao de aproximadamente 6,0s no incio da curva. A figura 5 mostra as curvas dos rels de fase e terra, assim como a curva de um rel esttico.






UN Distribuio

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FIGURA 5 - Ajustes de rels

7.3 Religadores Os religadores so usados tanto para a proteo da sada de alimentadores, como para a proteo de linhas, ao longo do alimentador. Da mesma forma que os disjuntores, os religadores possuem unidades para proteo de fase e terra independentes. As curvas dos religadores possuem caractersticas a tempo dependente extremamente inversa, muito inversa ou normal inversa para fase e terra, exceto as unidades de terra dos religadores Reyrolle OYT-250 ou OYT-400 e o Mcgraw-Edison tipo KF que possuem curvas de tempo definido. O religador possui duas curvas: uma rpida e uma temporizada. A caracterstica de operao do religador permite que ambas as curvas sejam usadas em uma seqncia de aberturas e religamentos de maneira que o religador opere na curva rpida durante as primeiras operaes e opere na curva lenta nas ltimas






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operaes antes do bloqueio. Devido a isso o melhor emprego para o religador evitar que faltas de natureza transitria queimem elos fusveis. A figura 6 mostra as curvas de fase e terra de um religador. Note que as curvas rpida e temporizada cobrem a mesma faixa de corrente. Quando uma unidade de proteo do religador sensibilizada por uma corrente de defeito e aps transcorrido o tempo especificado na sua curva caracterstica de operao, o religador operar, abrindo o circuito.

FIGURA 6 - Ajustes de um religador

Aps a passagem do tempo especificado para o religamento, o religador tornar a fechar. Se a corrente de defeito no estiver mais presente, o religador contar um tempo de rearme e voltar a sua condio inicial. Caso a corrente de defeito ainda exista, o religador tornar a operar. Aps o religador efetuar o nmero de aberturas ajustado em sua programao, ele permanecer aberto, exigindo a presena de um eletricista para a sua operao.

7.3.1 Dimensionamento dos Religadores Assim como os disjuntores, os religadores devem ser dimensionados para suportarem a corrente nominal e para interromperem a corrente de curto-circuito mxima do seu ponto de instalao. Portanto, quando um religador for projetado






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para ser instalado em um determinado ponto do circuito, devemos verificar a corrente passante por esse ponto e o valor do curto- circuito trifsico desse ponto. As tabelas 3 e 4 mostram a capacidade de conduo e a capacidade de interrupco dos religadores utilizados na CPFL.

Tabela 3 - Capacidade de conduo e de interrupo dos religadores de SE

Tipo Corrente nominal (A) Capacidade de interrupo (A)

(simtrico) RE 400 4000 WE 560 10000 R 400 4000 W 560 10000

OYT-400 400 6750

Tabela 4 - Capacidade de conduo e de interrupo dos religadores de linha

Marca Tipo Corrente nominal (A)

Capacidade de interrupo (A)

(simtrico MCGRAW-EDISON KF 280 *

REYROLLE OYT-250 250 ** REYROLLE OYT-400 400 **

WESTINGHOUSE SEV-280 280 6000 BRUSH PMR1-15 400 6000 BRUSH PMR3-15 560 6000

* veja anexo XII ** veja anexo XIII

7.3.2 Ajustes dos Religadores Existem religadores de vrias marcas e modelos, sendo que cada um deles possui opes de ajustes diferentes. Neste item sero vistos os ajustes comuns para todos os religadores. Para ver os ajustes e opes disponveis para cada modelo veja os anexos XII, XIII, XIV, XV e XVI.

7.3.2.1 Ajuste do "Pick-up" de Fase O ajuste do "pick-up" de fase deve obedecer os seguintes critrios: a) Para o caso dos religadores com bobina srie (OYT e KF, e os de

subestao).

CARGAIKFIn > ou CARGAPF IKFI > 2

Onde:






UN Distribuio

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In a corrente nominal da bobina srie

KF o fator de crescimento da carga no horizonte do estudo

CARGAI a corrente mxima passante no ponto de instalao, j levando-se em considerao as manobras

PFI a corrente de pick-up do religador

O nmero 2 que aparece na frmula de PFI porque, para esses religadores, InI PF = 2

b) para os religadores com rels eletrnicos (SEV-280, PMR1-15 e PMR3-15)

CARGAPF IKFI > Onde:

PFI a corrente de pick-up do religador KF o fator de crescimento da carga no horizonte do estudo

CARGAI a corrente mxima passante no ponto de instalao, j levando-se em considerao as manobras

c) Alm disso para os dois tipos de religadores, o "pick-up" dever ser menor que a corrente de curto-circuito bifsico, dividida por FS, do final do trecho onde se deseja que haja coordenao e seletividade entre o religador e outros dispositivos de proteo.

FSIccI FPF min2 20A






UN Distribuio

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b) I 0,13 > IINRUSH kVA = 500 Para 1 transformador (tabela 1), n = 12

AI INRUSH 1,2919,11350012 =

=

AI 1,29113,0 >

c) I300 < IccFTMIN No ponto 11, IccFTMIN = 98A I300 < 98A Para atender os itens a, b e c, escolhemos pela tabela 2 o elo de 25K.

- Pontos 8, 10, 12 e 13 Repetindo-se os clculos, verifica-se que para esses pontos o elo de 10K adequado.

- Ponto 7 a) Ielo > 3A

b) 9,113195613,0

>I

AI 8,5613,0 >

c) AI 94300 < Como j existe elo fusvel de 10K nos pontos 8 e 10, escolheremos o elo imediatamente superior, ou seja, 15k. Pela tabela 2 verificamos que esse elo atende os requisitos dos itens a, b e c. A seletividade entre os elos fusveis deve ser verificada atravs da tabela 7. Os elos fusveis de 10K e 15K possuem seletividade para valores de at 130A. Portanto, para curto-circuito fase-terra mnimo (94A nos pontos 9 e 10) haver seletividade. Para curto-circuito fase-fase no haver seletividade (199A no ponto 9 e 197A no ponto 10). Teremos, ento, duas opes: 1a. Escolher o elo de 25K para o ponto 7 (que teria tambm seletividade com o elo de 10K para curto-circuito fase-fase).






UN Distribuio

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Nesse caso, como ainda existe um elo fusvel em srie (ponto 6) para ser especificado, e como existem valores de curto circuito fase-fase maiores que o limite da faixa de seletividade entre os elos de 25K e 40K, teramos que optar pelo elo de 65K no ponto 6. 2a. Manter o elo de 15K no ponto 7 e especificar para o ponto 6 elo de 25K ou 40K, a depender da carga e da seletividade. Adotaremos a 2a. opo, pois o elo de 65K (1a. opo) apresentar maiores dificuldades para coordenar com o religador do ponto 1. Elo escolhido: 15K

- Ponto 6 a) Icarga mxima = 25A Ielo > 25A b) I0,13 > IINRUSH kVA = 895 Pela tabela 1, n = 6

AI 5,2609,113

895613,0 =

>

AI 5,26013,0 > c) I300 < IccFTMIN IccFTMIN = 89A I300 < 89A Pela tabela 2, escolhemos o elo de 40K, que atende s condies acima. A seletividade do elo de 40K com elo de 15K (ponto 7) ocorre para nveis de curto-circuito de at 640A, Portanto, haver seletividade para curto-circuito fase-terra (124A no ponto 7) e fase-fase (403A no ponto 7). Elo escolhido: 40K






UN Distribuio

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11.4 Ajustes do Religador do Ponto 1

Figura 19 - Nveis de curto-circuito, demanda e correntes exemplo

a) Ajustes de Fase a1) "Pick-up" de fase - Unidade Temporizada

KFII acpf > arg

A corrente de carga no ponto 1, j considerado o horizonte do estudo de 126A, conforme mostrado na figura 19.

AI pf 126>

Escolheremos o "pick-up" imediatamente acima, que 150A. RTC: 100/1 %RTC: 150%

FSIccI Fpf min2<

Para o "pick-up" escolhido, e considerando FS = 2, teremos:

FSIcc F min2150 <

AIcc F 300min2 >

Portanto a zona de proteo para o ajuste de fase do religador ser at o ponto onde AIcc F 300min2 = (trecho compreendido entre os pontos 7 e 8 e entre os pontos 7 e 11). A partir desse ponto, a rede eltrica ficar protegida pelo elo fusvel de 40K existente no ponto 6.






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- Unidade Instantnea Escolhido o mesmo "pick-up" da unidade temporizada: 150A. (FE = 1). a2) Curvas de Fase - Temporizada Escolhemos a curva temporizada 0,1 (MI), que a menor curva disponvel do religador e no prejudica a seletividade com os elos fusveis do trecho protegido (vide figura 20). - Instantnea nica disponvel do PMR-1-15 b) Ajustes de Terra b1) "Pick-up" de Terra Unidade temporizada = 20A (20% da RTC) Unidade Instantnea = 40A (FE = 2) b2) Curvas de Terra - Temporizada Curva escolhida: 0,3I. Esta curva proporciona boa faixa de coordenao com elos fusveis, principalmente para correntes de valores menores. - Instantnea nica disponvel do PMR-1-15 c) Ajuste da UST "Pick-up" da UST: 5A Tempo de Operao: 3s N operaes: 4 d) Nmero de Operaes Curvas de Fase e Terra: 2I, 2T e) Religamento: 2s f) Rearme: 10s g) Tempo adicional da curva rpida: 0

11.5 Verificao do Dimensionamento do TC do Disjuntor a) Carga

CARGAI atual = 24 A






UN Distribuio

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CARGAI no horizonte do estudo = 290 A

Na especificao da corrente nominal do TC deve ser considerada a condio de manobra, que nesse exemplo consideraremos que o alimentador PEN07 possa transportar, alm da corrente futura do prprio alimentador, 2/3 da corrente futura do alimentador Pen08.

Portanto: AItotal 531)361(32290 =+=

Como o TC suporta 600 x 1,2 (Fator Trmico) = 720A, para a condio de carga o dimensionamento atual est adequado. b) Curto-circuito x saturao I nominal TC x Fator sobrecorrente = 600x20 = 12.000A. Como o valor da corrente de curto-circuito trifsica simtrica na SE 7108A, no haver saturao do TC. Portanto o dimensionamento do TC est adequado.

11.6 Ajuste do "TAP" da Unidade Temporizada do Rel de Fase

a) RTC

KFITAP CARGA >

KFICARGA (considerando manobras) = 531 A

120531

>TAP 4,4>TAP

b)RTCFIFS

IccTAP F

< min2

Para o rel CDG23 FI=2

min2FIcc (ponto 15) = 2614 A.

Considerando o fator de segurana (FS) = 2, temos:

120222614


UN Distribuio

Ttulo do Documento:


120228,4 2

< F

Icc

AIcc F 23042 >

Isso significa que a zona de proteo do rel de fase da SE ser at o ponto onde AIcc F 2302 = (situado entre os pontos 1, 2 e alm do ponto 15).

11.7 Ajuste do "TAP" da Unidade Instantnea do Rel de Fase a) Zona de atuao da unidade instantnea Escolheremos o ponto 1 (religador)

b) RTC

ITAP INRUSH>

kVA = 13070 n = 6

7,38049,113

130706 =

=INRUSHI

1207,3804

>TAP

7,31>TAP

c) RTC

IccTAP Fass2>

FassIcc2 (ponto 1) = 7062 A.

1207062

>TAP

9,58>TAP

Tap escolhido: 60 A. 11.8 Ajuste do "TAP" da Unidade Temporizada do Rel de Terra

FIRTCIccTAP FT

< min

Para o ajuste de terra, recomenda-se utilizar o menor tap, portanto escolheremos o tap 0,5. Para o rel CDG23 FI = 2






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


21205,0 min

< FT

Icc

AIccFT 120min >

A zona de proteo do rel de terra da SE ser at o ponto onde Icc = 120 A (um pouco aps o ponto 7). Aps esse ponto, a rede eltrica estar protegida pelo religador do ponto 1 e pelo elo fusvel do ponto 6.

11.9 Ajuste do "TAP" da Unidade Instantnea do Rel de Terra Escolhida a zona de proteo at o ponto 1 (religador)

RTCIccTAP FTass>

AIccFTass 6588= (ponto 1)

1206588

>TAP

9,54>TAP

Como a faixa de TAPs do rel existente de 10 a 40A, escolheremos o maior valor, ou seja 40A.

11.10 Escolha das Curvas de Atuao das Unidades Temporizadas dos Rels de Fase e de Terra

11.10.1 Curva da Unidade Temporizada do Rel de Fase Escolheremos a menor curva (0,1) e verificamos pela figura 20 que existe seletividade com os elos fusveis. O prximo passo consiste em verificar a integrao entre rel-religador, cujos resultados so mostrados a seguir: Como os valores de integrao so inferiores a100%, haver coordenao. Portanto, manteremos a escolha da curva 0,1 para o ajuste de fase do rel.

INTEGRAO ENTRE REL E RELIGADOR P/ FASE ALIMENTADOR: PEN07

TEMPOS DE ATUAO NAS CURVAS

ICC INTEGRAO (%) INST. RELIG. TEMP. RELIG. RELE

1200 24,12 0,084 0,250 1,267

1275 26,56 0,083 0,230 1,058






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


1350 27,75 0,082 0,210 0,925

1425 31,27 0,082 0,210 0,821

1500 33,33 0,081 0,200 0,733

1650 39,08 0,081 0,190 0,594

1800 42,29 0,081 0,170 0,505

1950 49,50 0,080 0,160 0,438

2100 54,83 0,080 0,150 0,387

2250 57,43 0,080 0,140 0,351

2625 71,34 0,080 0,130 0,285

3000 91,49 0,080 0,130 0,242

11.10.2 Curva da Unidade Temporizada do Rel de Terra Escolheremos, inicialmente, a curva 0,7, que apresenta boa seletividade com os fusveis (vide figura 20). Verificao da integrao rel-religador para a curva 0,7:

INTEGRAO ENTRE REL E RELIGADOR POR TERRA ALIMENTADOR: PEN07



125 20,23 0,090 1,150 10,833

130 23,37 0,090 1,150 9,667

135 25,92 0,088 1,100 8,500

140 28,47 0,088 1,100 7,867

150 33,17 0,087 1,050 6,600

160 37,77 0,087 1,020 5,733

170 43,17 0,086 1,000 5,000

180 48,73 0,086 0,980 4,400

190 52,95 0,085 0,960 4,000

200 57,53 0,084 0,940 3,633

220 66,82 0,083 0,910 3,067






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


240 74,55 0,083 0,880 2,680

260 81,47 0,082 0,850 2,383

280 87,52 0,081 0,820 2,150

300 92,55 0,081 0,800 1,990

320 100,59 0,081 0,790 1,817

340 103,93 0,081 0,770 1,717

360 108,87 0,080 0,750 1,600

380 114,13 0,080 0,740 1,513

400 118,49 0,080 0,730 1,447

Como existem valores acima de 100%, no haver coordenao acima de 320A. Repetindo o processo para a curva 0,8, verificamos tambm que no haver coordenao para valores acima de 400A.

INTEGRAO ENTRE REL E RELIGADOR P/ TERRA ALIMENTADOR: PEN07



125 18,76 0,090 1,150 11,833

130 21,35 0,090 1,150 10,667

135 23,30 0,088 1,100 9,500

140 25,56 0,088 1,100 8,800

150 29,68 0,087 1,050 7,400

160 33,56 0,087 1,020 6,467

170 38,14 0,086 1,000 5,667

180 42,91 0,086 0,980 5,000

190 46,76 0,085 0,960 4,533

200 50,59 0,084 0,940 4,133

220 57,96 0,083 0,910 3,533

240 65,53 0,083 0,880 3,050

260 70,83 0,082 0,850 2,740






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


280 75,61 0,081 0,820 2,487

300 81,91 0,081 0,800 2,250

320 87,55 0,081 0,790 2,087

340 90,71 0,081 0,770 1,967

360 95,18 0,080 0,750 1,830

380 99,62 0,080 0,740 1,733

400 103,21 0,080 0,730 1,660

Para a curva 0,9 (resultados abaixo), haver coordenao em todo trecho, portanto essa ser a curva escolhida.

INTEGRAO ENTRE REL E RELIGADOR P/ TERRA ALIMENTADOR: PEN07



125 15,88 0,090 1,150 13,833

130 17,75 0,090 1,150 12,667

135 18,94 0,088 1,100 11,500

140 20,84 0,088 1,100 10,633

150 24,39 0,087 1,050 8,900

160 27,66 0,087 1,020 7,767

170 31,86 0,086 1,000 6,733

180 36,86 0,086 0,980 5,800

190 40,11 0,085 0,960 5,267

200 43,76 0,084 0,940 4,767

220 57,17 0,083 0,910 4,000

240 57,91 0,083 0,880 3,450

260 63,31 0,082 0,850 3,067

280 68,36 0,081 0,820 2,753

300 73,78 0,081 0,800 2,500

320 79,15 0,081 0,790 2,310






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


340 81,76 0,081 0,770 2,183

360 87,22 0,080 0,750 2,000

380 90,32 0,080 0,740 1,917

400 94,28 0,080 0,730 1,823

11.11 Resumo dos Ajustes a)

Rels Fase Terra Tipo: CDG-23 CDG-23 RTC: 600-5 600-5 TAP Temporizado: 4,8A 0,5A TAP Instantneo: 60A 40A Curva: 0,1 0,9

b) Religador Tipo: PMR-1-15 Fase Terra UST PU: 150 20 Curva: 0,1(MI) 0,3(I) PU Instante.(FE): 150 (I) 40 (2,0) Seq. Operao: 2I 2T 2I 2T PU (FE): 5 (0,25) Tempo Def.(s): 3 N Operaes: 4 4 4 RTC: 100/1 Religamento (s): 2 Rearme (s) 10 Tempo Adic. Curva Rpida(s) 0

c) Grfico tempo x corrente






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


Figura 20 - Grfico tempo x corrente exemplo






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


ANEXO I COMPONENTES SIMTRICAS

1 INTRODUO As correntes de curto-circuito assimtricas so estudadas pelo mtodo das componentes simtricas, onde os trs fasores desequilibrados podem ser substitudos pela soma vetorial de 3 sistemas equilibrados de fasores. As componentes equilibradas do conjunto so: a) Componente de seqncias positiva, consistindo de 3 fasores iguais em

mdulo, defasados entre si de 120 e tendo a mesma seqncias de fase dos fasores originais (A1, B1, C1).

b) Componente de seqncias negativa, consistindo de 3 fasores iguais em mdulo defasados entre si de 120 e tendo seqncias de fase oposta dos fasores originais (A2, B2, C2).

c) Componente de seqncias zero, consistindo de 3 fasores iguais em mdulo e sem defasagem entre si (A0, B0, C0).

2 EQUAES DE COMPONENTES SIMTRICAS Os vetores de tenso VA, VB e VC, sero expressos em termos de suas componentes simtricas, pelas seguintes equaes:

021021 AAAAAAA VVVVVVV &&&&&&& ++=++=

0212

021 AAABBBB VVaVaVVVV &&&&&&& ++=++=

022

1021 AAACCCC VVaVaVVVV &&&&&&& ++=++=

onde a o operador que faz a rotao do vetor de 120 866,05,01201 ja +==

866,05,02401 ja ==

Somando-se CBA VVV &&& ,, e lembrando que (1+a+a2) = 0, temos:

( )CBAA VVVV &&&& ++= 31

0

( )CBAA VaVaVV &&&& ++= 21 31






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


( )CBAA VaVaVV &&&& ++= 22 31

As componentes das demais fases podem ser obtidas pelas relaes:

000 ACB VVV &&& ==

12

1 AB VaV && = e 11 AC VaV && =

22 AB VaV && = e 22

2 AC VaV && =

As equaes para determinao das correntes seguem os procedimentos anlogos aso da tenso, bastando para isso substituir V& por I&. Num sistema trifsico ligado em estrela (Y), a soma das correntes de linha so iguais a IN, a corrente de retorno pelo neutro.

Portanto: NCBA IIII &&&& =++

sendo ( )CBAA IIII &&&& ++= 31

0 conclumos que 03 AN II && =

Um circuito trifsico funciona como um monofsico, no tocante s correntes de seqncias zero, uma vez que os mdulos e as fases so as mesmas. Portanto, as correntes de seqncias zero s circularo se existir um caminho de retorno pelo qual se completa o circuito. As impedncias da terra e dos cabos neutros devero ser includas na impedncia de seqncias zero. Se existe uma impedncia, Zn, entre o neutro e a terra num circuito ligado em estrela (Y), uma impedncia de valor igual a 3Zn, dever ser colocada entre o neutro e a barra de referncia do circuito de seqncias zero como indica a figura I.1, no caso de um curto-circuito fase terra.






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


FIGURA I.1 - Diagrama unifilar e diagrama de seqncia para

um curto-circuito fase-terra






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


ANEXO II VALORES "POR UNIDADE" (PU) DE ELEMENTOS DE UM CIRCUITO TRIFSICO

Corrente base = )(3

amperesV

VAIBASE

BASEBASE

=

Impedncia base = )(3

ohmsI

VAzBASE

BASEBASE

=

Impedncia base = )(2

ohmsVAVz

BASE

BASEBASE =

Impedncia por unidade = BASE

BASEREALpu V

VAZs) base (ohmimpedncias) real (ohmimpednciaZ 2==

Onde: V = tenso entre fases VA = potncia total nas 3 fases

Mudana de Base Quando o valor de impedncia em pu dado em uma base diferente da escolhida a converso se faz da seguinte forma:

DADO

BASE

BASE

DADODADOpupu VA

VAVVZZ

=

2

Nota: Quando a resistncia e a reatncia de um dispositivo forem dadas pelo fabricante em porcentagem ou em valores pu subentende-se que as bases so os valores de VA e o de V nominais do dispositivo. A vantagem de se adotar o valor em pu est na equivalncia da impedncia do transformador tanto no lado da alta como no lado da baixa.






UN Distribuio

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ANEXO III FRMULAS PARA CLCULOS DAS CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO

1 CURTO-CIRCUITO TRIFSICO

BASEpu

F IZIcc =

13

1

ou

13 3 Z

VffIcc F

=

onde:

( )pucSEpu ZZZ 111 += ( )ohmscSE ZZZ 111 +=

cZ1 = impedncia de seqncia positiva do condutor, dada no anexo V

SEZ1 = impedncia equivalente de seqncia positiva na barra da SE

)(31 amperesIcc

IZF

BASEpuSE =

)(3 31 amperesIcc

VffZF

ohmsSE

=

Vff = tenso entre fases, em volts.

2 CURTO-CIRCUITO BIFSICO

BASEpu

F IZIcc

=

12 2

3

12 2 Z

VffIcc F

=

Comparando com o curto-circuito trifsico pode-se obter a seguinte relao:

FFF IccIccIcc 332 866,023

==






UN Distribuio

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3 CURTO-CIRCUITO FASE-TERRA Em pu:

BASEfpupupu

FT IRZZIcc

++=

323

01

Em valores reais:

fFT RZZ

VffIcc++

=

323

01

onde:

( )pucSEpu ZZZ 000 += ( )ohmscSE ZZZ 000 +=

puZ0 = impedncia de seqncia zero do condutor, dado no anexo V

puSEZ0 = impedncia de seqncia zero na barra da SE

puSEFT

BASEpuSE ZamperesIcc

IZ 10 2)(3

=

fFT

ohmsSE RZIccVffZ = 323 10

Vff = tenso entre fases em volts

=

dLc

LcRf 36,1

2ln

(condutor rompido)

ou

=

dLh

LhRf

4ln2

(aterramento com uma haste)

fR = resistncia de contato

= resistividade do solo (.m) Lc = comprimento do condutor em contato com o solo (m)

Lh = comprimento da haste (m)

d = dimetro do condutor (m)






UN Distribuio

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4 FORMULRIO A tabela III.1 apresenta os valores de correntes de faltas simtricas e tenses durante as faltas.

Tabela III.1 - Correntes de faltas simtricas e tenses durante as faltas

Faltas

trifsicas atravs de Zf

Faltas bifsicas atravs de Zf

Faltas fase-terra atravs de R (terra)

Faltas duplas fase-terra atravs de R (terra)

aI f

f

ZZV+1

0 RZZVf

323

01 ++ 0

bI f

f

ZZVa+1

2

f

f

ZZV

j+

123 0 ( )RZZZ

ZaRZVj f++

+

3233

0121

20

cI f

f

ZZaV+1

f

f

ZZV

j+

123 0 ( )RZZZ

ZaRZVj f 3233

0121

22

0

++

+

aV f

ff ZZ

ZV

+1

fV RZZRVf 32

3

01 ++ ( )( )RZZ

RZVf 3223

01

0

++

+

bV f

ff ZZ

ZaV

+1

2

f

ff ZZ

ZZaV

+

1

22

2 ( )

RZZaZZjRaV f 32

33

01

022

++

( )RZZRV f 32

3

01 ++

cV f

ff ZZ

aZV

+1

f

ff ZZ

ZaZV

+

1

2

2 ( )

RZZaZZjaRV f 32

33

01

02

++

( )RZZRV f 32

3

01 ++

bcV f

ff ZZ

ZVj

+13

f

ff ZZ

ZVj

+123

ff ZZZ

RZZVj

3232

301

01

++

++ 0

caV ff

f ZZZa

Vj+1

2

3

f

ff ZZ

ZjZVj

+

+

1

2

23

3( )

ff ZZZ

ZZRaVj

323

301

202

++

+ ( )( )RZZRZV f 32

333

01

0

++

+

abV f

ff ZZ

aZVj

+13

f

ff ZZ

ZjaZVj

+

+

1

2

23

3( )

ff ZZZ

ZZRaVj

323

301

20

++

+ ( )( )RZZRZ

Vf++

+

3233

301

0

fV = tenso fase-terra do sistema (Volts)

fZ = impedncia de falta (ohms)

R = resistncia de aterramento (ohms)

21 ZZ =

a = operador 1201






UN Distribuio

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ANEXO IV CARACTERSTICAS E IMPEDNCIAS DE SEQNCIAS DOS CABOS UTILIZADOS PELA CPFL PAULISTA

Tabela IV.1

Caractersticas de condutores de alumnio com alma de ao (CAA)

Bitola AWG/MCM

Formao alumnio/ao

Dimetro condutor (mm)

r ( 50 C ) (ohm/km)

x (ohm/km)

RMG (mm)

4 6/1 6,350 1,5972 0,0656 1,33

2 6/1 8,026 1,0503 0,0867 1,27

1/0 6/1 10,109 0,6960 0,0995 1,35

4/0 6/1 14,300 0,3679 0,0798 2,48

336,4 26/7 18,313 0,1902 0,0158 7,43

477 26/7 21,793 0,1342 0,0159 8,83

Tabela IV.2 Caractersticas de condutores de alumnio sem alma de ao

Bitola AWG/MCM Formao

Dimetro condutor (mm)

r ( 50 C ) (ohm/km)

x (ohm/km)

RMG (mm)

4 7 5,892 1,5040 0,0242 2,138

2 7 7,416 0,9477 0,0241 2,692

1/0 7 9,347 0,5954 0,0242 3,392

2/0 7 10,515 0,4729 0,0242 3,816

4/0 7 13,258 0,2977 0,0242 4,812

336,4 19 16,916 0,1876 0,0209 6,411

477 19 20,142 0,1330 0,0209 7,633






UN Distribuio

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Tabela IV.3 Caractersticas de condutores de cobre (cu)

Dimetro Bitola

AWG/MCM Formao Condutor (mm)

Fio (mm)

r (50 C) (ohm/km)

x (ohm/km)

RMG (mm)

6 1 4,225 4,115 1,4854 0,0188 1,603

4 1 5,182 5,182 0,9341 0,0188 2,020

2 3 8,128 3,777 0,5935 0,0294 2,752

1/0 7 9,347 3,119 0,3766 0,0242 3,392

4/0 7 13,259 4,417 0,1876 0,0241 4,813

r = resistncia do condutor a 50 C f = 60 Hz x = reatncia interna do condutor

RMG d , ,x = 50log16790

d = dimetro do condutor em milmetro RMG = raio mdio geomtrico em milmetro






UN Distribuio

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Tabela IV.4 Auto-impedncia de condutores neutros para rede secundria- alumnio

Condutor CA Autoimpedncia (ohm/km) Bitola

AWG/MCM Formao

fios

Resistividade do solo (ohm.m) Rn Xn Zn

100 1,0059 0,9560 1,3877 600 1,0065 1,0230 1,4351 02 7 5000 1,0068 1,1026 1,4931 100 0,6536 0,9387 1,1438 600 0,6542 1,0056 1,1997 1/0 7 5000 0,6545 1,0853 1,1674 100 0,5311 0,9298 1,0708 600 0,5317 0,9967 1,1297 2/0 7 5000 0,5320 1,0764 1,2007 100 0,3559 0,9123 0,9793 600 0,3565 0,9792 1,0421 4/0 7 5000 0,3568 1,0589 1,1174

Tabela IV.5 Auto-impedncia de condutores neutros pararede secundria - cobre

Condutor CU Autoimpedncia (ohm/km) Bitola

AWG/MCM

Formao fios

Resistividade do solo (ohm.m) Rn Xn Zn

100 1,5436 0,9952 1,8366 600 1,5442 1,0621 1,8742 06 1 5000 1,5445 1,1417 1,9207 100 0,6517 0,9544 1,1557 600 0,6523 1,0213 1,2118 02 3 5000 0,6526 1,1010 1,1674 100 0,4348 0,9387 1,0345 600 0,4354 0,0056 1,0958 1/0 7 5000 0,4357 1,0853 1,1695

Rn = r + Rnn Xn = x + Xnn






UN Distribuio

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Tabela IV.6 Impedncias de seqncias para rede primria alumnio (CAA) zona rural

Impedncia de sequncia positiva e negativa (ohm/km)

Impedncia de sequncia zero (ohm/km) Cdigo

Bitola

Resistividade do solo (ohm.m) R1 X1 Z1 R0 X0 Z0

100 1,5973 0,5220 1,6804 1,7717 1,9837 2,6597

600 1,5972 0,5220 1,6804 1,7735 2,1844 2,8197 S04

5000 1,5972 0,5220 1,6804 1,7744 2,4234 3,0036

100 1,0504 0,5254 1,1745 1,2248 1,9872 1,3343

600 1,0503 0,5255 1,1744 1,2266 1,1879 1,5083 S02

5000 1,0503 0,5255 1,1744 1,2275 2,4268 2,7196

100 0,6961 0,5208 0,8694 0,8705 1,9826 2,1653

600 0,6960 0,5209 0,8693 0,8723 2,1833 2,3511 S10

5000 0,6960 0,5209 0,8693 0,8723 2,1833 2,3511

100 0,3680 0,4750 0,6009 0,5424 1,9367 2,0112

600 0,3679 0,4750 0,6008 0,5442 2,1374 2,2056 S20

5000 0,3679 0,4751 0,6009 0,5451 2,3764 2,4381

100 0,1903 0,3922 0,4359 0,3647 1,8540 1,8895

600 0,1902 0,3923 0,4360 0,3665 2,0547 2,0871 S40

5000 0,1902 0,3923 0,4360 0,3674 2,2936 2,3228

100 0,1343 0,3792 0,4023 0,3087 1,8409 1,8666

600 0,1342 0,3793 0,4023 0,3105 2,0417 2,0652 S33

5000 0,1342 0,3793 0,4023 0,3114 2,2806 2,3018

F = 60 Hz T = 50 C Espaamento mdio geomtrico entre as fases = 1,35 m Altura dos condutores ao solo = 6,8 m






UN Distribuio

Ttulo do Documento:


Tabela IV.7 Impedncias de seqncias para rede primria alumnio (CA) zona rural

Impedncia de sequncia positiva e negativa (ohm/km)

Impedncia de sequncia zero (ohm/km) Cdigo

bitola

Resistividade do solo (ohm.m) R1 X1 Z1 R0 X0 Z0

100 1,5041 0,4862 1,5807 1,6885 1,9479 2,5713

600 1,5040 0,4862 1,5806 1,6803 2,1486 2,7276 A04

5000 1,5040 0,4863 1,5807 1,6812 2,3876 2,9201

100 0,9478 0,4688 1,0574 1,1222 1,9305 2,2330

600 0,9477 0,4689 1,0574 1,1240 2,1312 2,4094 A02

5000 0,9477 0,4689 1,0574 1,1249 2,3702 2,6236

100 0,5955 0,4514 0,7472 0,7699 1,9131 2,0622

600 0,5954 0,4514 0, 7472 0,7717 2,1138 2,2503 A10

5000 0,5954 0,4515 0, 7472 0,7726 2,3528 2,4764

100 0,4730 0,4425 0,6477 0,6474 1,9042 2,0112

600 0,4729 0,4426 0,6476 0,6492 2,1049 2,2027 A20

5000 0,4729 0,4426 0,6477 0,6501 2,3439 2,4324

100 0,2978 0,4350 0,5190 0,4722 1,8867 1,9449

600 0,2977 0,4251 0,5190 0,4740 2,0874 2,1405 A40

5000 0,2977 0,4251 0,5190 0,4749 2,0874 2,1405

100 0,1877 0,4034 0,4449 0,3621 1,8651 1,899

600 0,1876 0,4034 0,4449 0,3639 2,0658 2,0976 A33

5000 0,1876 0,4034 0,4449 0,3648 2,3047 2,3334

100 0,1331 0,3902 0,4123 0,3075 1,8519 1,8773

600 0,1330 0,3903 0,4123 0,3093 2,0526 2,0758 A47

5000 0,1330 0,3903 0,4123 0,3102 2,2916 2,3125

F = 60 Hz T = 50 C Espaamento mdio geomtrico entre as fases = 1,35 m A

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GED 2912 CPFL