Melhoria na confiabilidade da aplicação dos reles digitais através do monitor MDP

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1 Melhoria na confiabilidade da aplicação dos reles digitais através do monitor MDP Eng. Fernando Azevedo COPEL Distribuição Eng. Henrique Florido Filho - Pextron 1

2 A Copel Companhia Paranaense de Energia, maior empresa do Estado, foi criada em 26 de outubro de 1954, com controle acionário do Estado do Paraná, abriu seu capital ao mercado de ações em abril de Desde o dia 7 de maio de 2008, as ações da Copel passaram a integrar oficialmente o Nível 1 de Governança Corporativa da Bolsa de Valores Mercadorias e Futuros BM&FBovespa. 2

3 A Copel A Companhia atende diretamente a unidades consumidoras em 395 municípios e localidades (distritos, vilas e povoados) paranaenses, sendo 3,3 milhões de lares, 93 mil indústrias, 338 mil unidades comerciais e 372 mil rurais. O quadro de pessoal é integrado por empregados. 3

4 A Copel A estrutura do sistema de distribuição, compreende km de linhas e redes até 230 kv e 361 subestações (100% automatizadas). Hoje as usinas, linhas de transmissão e de distribuição da Copel irradiam luz e oferecem conforto e paz social para todo Estado do Paraná e Estados vizinhos. 4

5 A Copel Este cenário de progresso vem sendo conquistado ao longo de seis décadas, com base no potencial hidráulico, no domínio tecnológico e, principalmente, no espírito empreendedor e na capacidade criativa dos seus quadros técnicos e profissionais. 5

6 A Pextron Empresa Brasileira com 46 anos de atividade dedica- se a projeto, fabricação e comercialização de Reles de proteção para Energia Elétrica. Nas décadas de 60 e 70 atuou na linha de reles auxiliares analógicos. 6

7 A Pextron É uma das pioneiras no desenvolvimento de reles de proteção utilizando micro controladores iniciando suas pesquisas na década de 80. Possui produtos nas áreas de distribuição aérea e subterrânea, transmissão e sub transmissão, geração e cogeração de energia. 7

8 Introdução O mal funcionamento ou defeito de reles de protetores de rede nos sistemas reticulados de distribuição de energia elétrica (network) implicam em falha da atuação automática dos respectivos protetores de rede, oferecendo dificuldade de operação, sério risco de danos ao sistema elétrico e, consequentemente perdas e danos à concessionária de distribuição de energia e seus consumidores. 8

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14 Introdução Os defeitos em câmaras e sistemas de transformadores com protetores de rede tem sido preocupação constante das empresas de distribuição de energia. Algumas estão desenvolvendo esquemas para mitigar os defeitos e sua propagação. 14

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16 Introdução A substituição de todos os relés eletromecânicos por novos relés digitais (microprocessados) é uma meta que se está buscando e que permitirá a conclusão de automação do sistema reticulado (network), quando teremos a supervisão, controle e registros de tensão, carregamento e eventos de todos os protetores, transformadores e câmaras subterrâneas da rede subterrânea da COPEL. 16

17 Introdução Os módulos de diagnóstico desenvolvidos pela PEXTRON à pedido da COPEL, têm o objetivo de prover a proteção de retaguarda para protetores de rede que foram atualizados com relés digitais e que, no entanto, não ainda dispõem do sistema de automação, garantindo maior segurança ao sistema elétrico subterrâneo. Além da proteção de retaguarda, os módulos de diagnóstico conferem proteção adicional contra surtos e transientes elétricos, assim como, informações adicionais para o controle da câmara subterrânea e equipamentos auxiliares. 17

18 Histórico Alguns dos primeiros modelos de relés, adquiridos pela COPEL e outros clientes (por relatos dos fabricantes), apresentaram falha que foram analisadas e diagnosticadas como oriundas de transientes elétricos. 18

19 Histórico As consequências da falha de operação de protetores podem ser muito extensas. Na COPEL em duas destas falhas houve queima de cabos, fusíveis, destruição dos barramentos secundários ao qual o protetor de rede está ligado e propagação de defeitos até a rede primária. 19

20 Histórico Muitos dispositivos de proteção contra surto foram testados, no entanto nenhum destes se apresentou adequado para a aplicação desejada. 20

21 Caracterização do Problema De acordo com as regras operativas de um sistema reticulado de distribuição de energia elétrica (network), os relés são projetados para manter os protetores de rede em seu estado original (aberto se desligado aberto e fechado se desligado fechado) quando ocorre a falta de energia elétrica nos lados da fonte e da carga de um protetor de rede. 21

22 Caracterização do Problema Caso, o sistema elétrico subterrâneo já possua um sistema de supervisão remoto com a utilização dos relés, seria possível visualizar o protetor de rede com o relé em falha e, então, providenciar a sua desconexão da rede e, por conseguinte se efetuar a manutenção ou substituição do equipamento em falha. 22

23 Caracterização do Problema No entanto, enquanto não se dispõe de um sistema com a supervisão completa dos equipamentos, o módulo de diagnóstico provê a proteção adequada desconectando o protetor de rede do sistema elétrico evitando que esta falha propague-se para o sistema. 23

24 Caracterização do Problema Entre as causas de falha dos relés podemos citar a ocorrência de transientes elétricos provenientes de descargas atmosféricas, surtos de manobras, falha de montagem do relé e outros. 24

25 Caracterização do Problema Esta condição coloca o protetor de rede e o sistema elétrico em risco, pois, se houver um defeito no lado da rede primária com abertura involuntária ou voluntária (manobras) do disjuntor do alimentador principal, o relé não sensibilizará e manterá o protetor de rede fechado, energizando o lado primário da rede através do transformador. 25

26 Proposta Um dos principais problemas derivados destes incidentes é a manutenção do protetor em posição fechada indefinidamente. Para reduzir as ocorrências destas falhas optou-se em agregar ao protetor um modulo adicional que tivesse função de reduzir as falhas do rele mestre e, ao mesmo tempo quando esta ocorrer, abrir o protetor minimizando os efeitos da falha no sistema. 26

27 Proposta Para minimizar as causas de problemas foram implantadas as seguintes soluções no modulo monitor : A)O modulo monitor deve em cada entrada ter um dispositivo de absorção de picos de tensão para reduzir a probabilidade de falha do rele mestre. B)Este módulo deverá ter um monitor de tensão para supervisionar a integridade da instalação e do próprio monitor. 27

28 Proposta C) Supervisionar o funcionamento do relé mestre. D) Supervisionar a disponibilidade do circuito de abertura através da verificação da continuidade do mesmo. E) Disponibilizar contatos para abertura do protetor e para sinalização de falhas para automação. 28

29 Experiências Nos primeiros testes verificou se que seria necessário além de um contato de abertura um contato de bloqueio de fechamento, pois, sem a existência deste último o protetor pode entrar em uma condição de aberturas e fechamentos cíclicos. 29

30 Experiências Ao utilizar o protótipo do equipamento verificou se que ao proceder a retirada do relé mestre o monitor causava a abertura inadequada do protetor. Para prevenir este problema implantou se uma função de bloqueio temporizado que permite a opção de manutenção sem a abertura do mesmo. 30

31 MDP Monitor de Diagnóstico e Proteção para Protetores SPOT e NETWORK

32 Características Principais Tensão Nominal (125 Vca Fase e Neutro) Alimentação Hexafásica de 70 Vca a 250 Vca (Fase e Neutro) Proteção de surto de tensão do relé mestre ( 275V 8000APico / 151J 2mS )

33 Características Principais Monitora tensões de malha e transformador Monitora funcionamento do relé mestre Monitora continuidade da bobina de abertura Função de bloqueio temporizado para manutenção Monitora infiltração de água no protetor

34 Características Principais 5 leds de sinalização 1 contato N.A. para abertura (10A 250V) 1 contato N.F. para bloqueio de fechamento (10A 250 V) 1 contato reversível de estado para automação (5A 250V) 1 contato N.A. de falha de tensão para automação (5A 250V)

35 Características Principais Sensor de presença de água interna ao protetor

36 Conexões do MDP c/ protetor

37 Resultados e Análises Conclusões MDP, Monitor de Diagnóstico e Proteção, aumenta a confiabilidade do sistema, tem a função de monitorar o funcionamento do protetor de rede e do relé mestre, alimentação auxiliar hexafásica, protege o relé mestre contra danos causados por surtos de tensão através de varistores de 275 Volts, monitora a presença das tensões, verifica a continuidade da bobina de abertura e monitora infiltração de água no protetor. 37

38 Resultados e Análises Conclusões Facilita a manutenção através da função de bloqueio temporizado. Possui contatos de abertura e bloqueio de fechamento evitando o pumping do protetor, mais dois contatos para alarme. 38

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