857 Sistema de proteção. Para proteção do motor e do alimentador Boletim 857, Série A Guia de especificação

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1 857 Sistema de proteção Para proteção do motor e do alimentador Boletim 857, Série A Guia de especificação

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3 Sumário Seção Descrição Página 1.0 Funções de proteção... 1 Proteção Synchrocheck (25)... 1 Proteção contra subtensão (27)... 1 Proteção contra sub-alimentação e potência de reversão (32)... 1 Proteção de subcorrente (37)... 2 Proteção contra excesso de temperatura no motor/mancal de carga (38)... 2 Proteção para linha danificada (46R)... 2 Proteção contra desequilíbrio de corrente (46)... 2 Proteção contra seqüência de fase incorreta (47)... 2 Proteção contra travamento (48)... 2 Proteção contra sobrecarga térmica no mancal do motor (49)... 2 Proteção contra excesso de temperatura no enrolamento (49R)... 2 Proteção contra falha no arco elétrico (50ARC/50NARC) (Opcional)... 3 Estágio de sobrecorrente (50/51)... 3 Proteção contra falha de aterramento (50N/51G,N)... 3 Proteção contra falha no disjuntor (50BF)... 3 Proteção contra sobretensão (59)... 3 Proteção contra tensão de seqüência zero (59N)... 3 Proteção contra partida freqüente (66)... 4 Sobrecorrente direcional (67)... 4 Proteção contra falha de aterramento direcional (67N)... 4 Proteção contra falha de aterramento transiente intermitente (67NT)... 4 Detecção de corrente de energização... 4 Proteção contra sobrefreqüência e subfreqüência (81H/81L)... 4 Proteção contra taxa de alteração de freqüência (81R)... 4 Estágios programáveis (99)... 5 Proteção contra desequilíbrio do banco de capacitor... 5 Operação de tempo inverso Medição e monitoração... 5 Logs de evento... 5 Tela gráfica sobre elementos de qualidade de potência (formas de onda)... 5 Harmonia e Distorção total de harmonia (THD)... 6 Gravador de ruídos... 6 Monitoração do acionamento de carga a frio... 6 Elevação de tensão e tensão temporária... 6 Interrupções de tensão... 6 Supervisão do transformador de corrente... 6 Supervisão do transformador de tensão... 6 Monitoração da condição do disjuntor... 6 Saídas de pulso de energia... 6 Relógio do sistema e sincronização... 7 Execução do contador de horas... 7 Temporizadores programáveis SR001A-PT-P Agosto de 2009

4 ii Sumário Seção Descrição Página Status de sobrecorrente combinada... 7 Auto-supervisão... 7 Localização de falha de aterramento Comunicação Proteção opcional para piscadas de arco elétrico Interface de usuário de painel de carga Informações gerais SR001A-PT-P Agosto de 2009

5 Boletim 857 Guia de Especificações 1 Funções de proteção O relé de gestão deve fornecer proteção e gestão primárias a motores de tensão média e alimentadores dentro de uma plataforma de hardware, sem mudanças de hardware. A seleção dessa proteção será feita somente usando uma seleção de software. As principais funções do dispositivo são: Manuseio de sinal totalmente digital usando um microprocessador de 16 bits com alta precisão de medição em todas as faixas de ajuste de parâmetro, por meio da utilização de uma técnica de conversão de A/D de 16 bits. Amplas faixas de ajuste de parâmetro para funções de proteção que podem atingir sensibilidades de até 0,5% de proteção. Capaz de desabilitar determinadas funções e elementos de proteção para aplicações específicas. O controle de até seis objetos externos (p. ex. disjuntores, desconexões do contator). Capacidade de exibir ativamente o status de oito objetos no painel da tela local (p. ex. MIMIC para disjuntores, desconexões do contator, chaves, etc.). Capaz de configurar livremente a tela local com seis valores de medição selecionáveis. Todas as configurações, eventos e indicações são armazenados na memória não-volátil. Fácil configuração com a tela local ou com o software gratuito para o usuário SetPointPS. Inclui uma fonte de alimentação interna de CA/CA com regulação automática e uma faixa operacional de Vcc ou Vca. O relé fornece as seguintes funções de proteção: Proteção Synchrocheck (25) O equipamento monitorará a amplitude da tensão, a freqüência e a diferença de ângulo de fase entre as tensões do reboque. Proteção contra subtensão (27) Essa função mede as três tensões linha a linha e, sempre que a menor delas cair abaixo da configuração de acionamento feita pelo usuário para um estágio específico, esse estágio será acionado e um sinal de partida será emitido. Se a situação de falha permanecer por mais tempo que a configuração de atraso do tempo de operação estabelecida pelo usuário, um sinal de desarme será emitido. Proteção contra sub-alimentação e potência de reversão (32) Essa função é sensível à potência ativa. Para a função de potência de reversão, o acionamento é negativo, e para função de subalimentação, é usado um valor positivo de acionamento. 857-SR001A-PT-P Agosto de 2009

6 2 Boletim 857 Guia de Especificações Proteção de subcorrente (37) A proteção de subcorrente deve ser fornecida para medir o componente fundamental de freqüência para as correntes da fase. Proteção contra excesso de temperatura no motor/mancal de carga (38) A proteção contra excesso de temperatura no mancal do motor atua nos mancais do motor, monitorando até 12 mancais, por meio de RTDs montados no mancal. Proteção para linha danificada (46R) O relé deve fornecer proteção para linha danificada a fim de detectar condições de carga desequilibradas. A proteção contra desequilíbrio tem características de operação de tempo definidas. Proteção contra desequilíbrio de corrente (46) A proteção contra desequilíbrio de corrente será baseada na seqüência negativa de correntes de fase de freqüência nominal. As características de tempo definido e o tempo de inversão estão disponíveis. Proteção contra seqüência de fase incorreta (47) A proteção para o estágio de seqüência de fase deve ser fornecida para impedir que o motor seja executado na direção errada. Proteção contra travamento (48) A proteção contra travamento deve ser fornecida para proteger o motor contra partidas prolongadas causadas por fatores como um rotor bloqueado. Proteção contra sobrecarga térmica no mancal do motor (49) A função de sobrecarga térmica protege o motor no modo de motor ou os cabos no modo do alimentador contra aquecimento. A temperatura é calculada usando valores eficazes das correntes da fase e um modelo térmico de acordo com a IEC Proteção contra excesso de temperatura no enrolamento (49R) A proteção contra excesso de temperatura no enrolamento atua nos enrolamentos do estator do motor, monitorando até 12 RTDs montados no motor. 857-SR001A-PT-E Agosto de 2009

7 Boletim 857 Guia de Especificações 3 Proteção contra falha no arco elétrico (50ARC/50NARC) (opcional) A proteção para o arco elétrico é usada para obter uma proteção rápida do arco elétrico. A função é baseada em medição simultânea de corrente e energia. Sensores de arco elétrico especiais são usados para medir a energia de um arco elétrico. Estágio de sobrecorrente (50/51) A proteção contra sobrecorrente deve ser usada contra falhas de curto-circuito e sobrecargas pesadas. O relé terá pelo menos três estágios de sobrecorrente ajustáveis separadamente: O primeiro estágio pode ser configurado para características de operação com tempo definido ou tempo inverso. Os outros dois estágios têm características de operação de tempo definido. Informações detalhadas devem estar disponíveis sobre as últimas oito falhas: registro de data e hora, tipo de falha, falha na corrente, corrente da carga antes da falha, atraso transcorrido e grupo de configuração. Proteção contra falha de aterramento (50N/51G,N) A proteção contra falha de aterramento unidirecional deve ser usada para detectar falhas de aterramento em redes aterradas por baixa impedância. Proteção contra falha no disjuntor (50BF) A falha no disjuntor pode ser usada para desarmar qualquer disjuntor upstream, caso a falha não desapareça em um determinado tempo depois do comando inicial de desarme. Proteção contra sobretensão (59) A função de sobretensão mede o componente de freqüência fundamental das tensões de linha a linha, independentemente do modo de medição de tensão. Usando tensões de linha a linha e sobretensões de fase para terra durante falhas de aterramento, as falhas não têm efeito. Proteção contra tensão de seqüência zero (59N) A proteção contra tensão de seqüência zero é usada como backup não seletivo para falhas de aterramento e para proteções contra falha de aterramento seletivas para motores com um transformador de unidade entre o motor e o barramento. 857-SR001A-PT-P Agosto de 2009

8 4 Boletim 857 Guia de Especificações Proteção contra partida freqüente (66) As funções de proteção contra partida freqüente devem permitir somente um número especificado de operações de um determinado equipamento ou dispositivo, ou um número especificado de operações sucessivas dentro de um determinado tempo de cada uma. Sobrecorrente direcional (67) A proteção de sobrecorrente direcional deve ser usada para proteção de curto-circuito direcional. O relé permitirá quatro estágios ajustáveis separadamente: dois desses estágios podem ser configurados como características de tempo definido ou tempo inverso. Os dois estágios finais.. É necessário fornecer 37 parâmetros diferentes de status, medição e advertência. Informações detalhadas devem estar disponíveis sobre as últimas oito falhas: registro de data e hora, tipo de falha, falha na corrente, corrente da carga antes da falha, atraso transcorrido e grupo de configuração. Proteção contra falha de aterramento direcional (67N) A proteção contra falha de aterramento direcional é usada para falhas em redes ou motores em que uma proteção contra falha de aterramento seletiva e sensitiva seja necessária e em aplicações com estrutura e tamanho de rede variáveis. Proteção contra falha de aterramento transiente intermitente (67NT) A proteção contra falha de aterramento transiente, intermitente e direcional é usada para detectar as pequenas falhas transientes intermitentes em redes a cabo compensadas. Detecção de corrente de energização A corrente de energização de todas as correntes de entrada trifásica deve ser monitorada para verificação de valores inativos e correntes de energização que excedam um nível de acionamento determinado. Isso fornecerá a monitoração da condição para o segundo conteúdo relativo de harmonia das correntes. Proteção contra sobrefreqüência e subfreqüência (81H/81L) A proteção de freqüência é usada para compartilhamento de carga, perda de detecção de corrente elétrica e como proteção de backup contra excesso de velocidade. Proteção contra taxa de alteração de freqüência (81R) A função de taxa de alteração de freqüência (df/dt) é usada para um rápido escoamento da carga, a fim de acelerar o tempo de operação em situações de sobre e subfreqüência e para detectar perda de grade. 857-SR001A-PT-E Agosto de 2009

9 Boletim 857 Guia de Especificações 5 Estágios programáveis (99) Para aplicações especiais, o usuário pode criar estágios de proteção personalizados, selecionando o sinal supervisionado e o modo de comparação. Proteção contra desequilíbrio do banco de capacitor Esse equipamento poderá ter proteção de banco de capacitor, filtro ou reator, usando uma das cinco entradas de medição de corrente. Medição e monitoração Operação de tempo inverso O dispositivo será configurável para características de proteção de tempo inverso ou tempo definido. O relé deverá fornecer ainda as seguintes funções de monitoração e medição: Logs de evento O buffer do log de eventos deve ter espaço suficiente para registrar os últimos 200 eventos. Para cada função de desarme, um total de 8 eventos de histórico deverá ser registrado. Tela gráfica sobre elementos de qualidade de potência (formas de onda) A unidade deve ser capaz de exibir graficamente os elementos de qualidade de potência a seguir, na interface do usuário do painel local: Diagrama do fasor de qualidade de potência Formas de onda de qualidade de potência para: o Todas as correntes em linha o Valor médio da potência ativa o Valor médio da potência reativa o Valor médio da potência aparente A unidade deve ser capaz de exibir graficamente, na interface do usuário do painel local, formas de onda individual para cada fase de corrente e tensão: Incluindo um diagrama de forma de onda individual para cada tensão e corrente da fase Valor médio do diagrama de forma de onda para cada tensão e corrente da fase Diagrama de forma de onda para o valor médio da corrente Diagrama do fasor Gráfico de barras da distorção total de harmonia, até a 15 º harmonia 857-SR001A-PT-P Agosto de 2009

10 6 Boletim 857 Guia de Especificações Harmonia e distorção total de harmonia (THD) O equipamento calculará a distorção total de harmonia como uma porcentagem da freqüência nominal de cada corrente de linha e tensão de linha. O equipamento calculará a harmonia da 2 º à 15 º de cada tensão e corrente da fase. (O 17 º componente harmônico ainda será parcialmente mostrado no valor do 15 º componente harmônico). A unidade exibirá graficamente o conteúdo harmônico de cada fase e entrada em tensão. Gravador de ruídos Um gravador de ruídos de 12 canais gravará todos os sinais medidos, como: correntes, tensões e informações de status de entradas e saídas digitais. A taxa de amostra máxima deve ser 32 amostras por ciclo. Um tempo possível de gravação de 200 horas deve estar disponível (dependendo da taxa de amostra). Monitoração do acionamento de carga a frio Elevação de tensão e tensão temporária O relé deve ter capacidade de monitorar separadamente registros de tensão temporária e elevação de tensão. Interrupções de tensão O relé calcula o número de interrupções de tensão e o tempo total de ausência de tensão em um período específico. Supervisão do transformador de corrente O dispositivo supervisiona a fiação externa entre o terminal do dispositivo e os transformadores de corrente (TC) e os próprios TCs. Supervisão do transformador de tensão O dispositivo supervisiona a fiação do transformador de tensão (VT) entre os terminais do dispositivo e os VTs. Monitoração da condição do disjuntor O relé terá uma função de monitoração de condição que supervisiona o desgaste do disjuntor. A monitoração de condição pode fornecer um alarme para a manutenção do interruptor de circuito necessária antes de sua condição se tornar crítica. Saídas de pulso de energia O equipamento deve ser configurado para enviar um pulso sempre que determinada quantidade de energia foi importada ou exportada. 857-SR001A-PT-E Agosto de 2009

11 Boletim 857 Guia de Especificações 7 Relógio do sistema e sincronização A sincronização é baseada na diferença do tempo interno e da mensagem de sincronização ou pulso. O desvio é filtrado e o tempo interno é corrigido suavemente na direção de uma linha de base. Execução do contador de horas Essa função calcula o tempo ativo total da entrada digital selecionada, E/S virtual ou sinal de saída da matriz de saída. Temporizadores programáveis O relé deve incluir quatro temporizadores programáveis que podem ser usados juntamente com a lógica programável do usuário ou para controlar grupos de configuração e outras aplicações que exijam ações baseadas no horário do calendário. Status de sobrecorrente combinada O relé deve incluir a função para coletar falhas, tipos de falha e falhas de correntes registradas de todos os estágios de sobrecorrentes habilitados. Auto-supervisão O relé também terá as funções de microcontrolador e circuitos associados, assim como execuções do programa são supervisionadas por meio de um circuito watchdog separado. Localização de falha de aterramento O relé incluirá um algoritmo que pode localizar precisamente uma falha de aterramento em redes aterradas, compensadas e operadas radicalmente. Comunicação O relé deverá ter as seguintes funções adicionais opcionais: Protocolos de comunicação expansíveis o Ethernet o Modbus TCP o Modbus RTU o Ethernet I/P o DeviceNet o DP Profibus o IEC o Barramento SPA o DNP SR001A-PT-P Agosto de 2009

12 8 Boletim 857 Guia de Especificações Proteção opcional para piscadas de arco elétrico O relé deverá ter as seguintes funções de proteção de arco elétrico: Proteção expansível para arco elétrico o Sensores pessoais o Sensores de instalação fixa Interface de usuário de painel de carga O relé deve fornecer uma interface de usuário de painel local e incluir: Uma tela de cristal líquido iluminada com matriz de pontos de 128 X 64. A tela permite mostrar 21 caracteres em uma linha e oito linhas ao mesmo tempo. A tela será capaz de mostrar um diagrama de uma única linha do relé com status do objeto, valores de medição, identificação, etc. Oito indicadores do tipo de diodo emissor de luz do painel frontal devem fornecer uma indicação visual do status da unidade. Três indicadores de tipo de diodo emissor de luz programáveis pelo usuário no painel frontal. Uma porta serial RS232 do painel traseiro e frontal para comunicação com um PC usando o software SetPointPS PS. A interface de usuário do painel local terá um teclado para navegar no menu e ver os valores de parâmetro necessários usados para o teclado e a orientação dada na tela. O relé será fornecido com uma senha de três níveis protegida por estes níveis operacionais: Nível do usuário, Nível do operador e Nível de configuração. O relé poderá ser configurado com um pacote de software amigável e isento de problemas. Informações gerais O relé deve ter funções de manuseio de sinal totalmente digital usando um microprocessador de 16 bits com alta precisão de medição em todas as faixas de ajuste de parâmetro, por meio da utilização de uma técnica de conversão de A/D de 16 bits. O relé deve ainda ser capaz de controlar até seis objetos diferentes ao mesmo tempo. O relé deverá conseguir indicar o status de oito objetos ao mesmo tempo. O relé de proteção do motor deve ter um mínimo de seis (6) relés de saída programáveis e dezoito (18) entradas digitais programáveis. Seis (6) de dezoito (18) entradas devem ser contatos molhados de 48 V. 857-SR001A-PT-E Agosto de 2009

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