Uma viagem pelas instalações elétricas. Conceitos & aplicações

Transcrição

1 Uma viagem pelas instalações elétricas. Conceitos & aplicações

2 Avaliação do Sistema de Transformação em Subestações e Painéis de Média Tensão - Operação, Manutenção e Ensaios Eng. Marcelo Paulino

3 Sistema Elétrico Referência bibliográfica (WE-ENERGIES, 2010).

4 Vista da Subestação

5 Design Subestação Convencional

6 Vista da Subestação

7 Componentes de um sistema de proteção

8 Transformadores Chama-se transformador a um equipamento elétrico, sem partes necessariamente em movimento, que transfere energia elétrica de um ou mais circuitos (primário) para outro ou outros circuitos (secundário, terciário) através da indução eletromagnética. Nesta transferência, poderá ocorrer uma alteração dos valores das tensões e das correntes em cada circuito, porém as suas frequências são sempre as mesmas.

9 Transformadores - Critérios de Classificação Finalidade De corrente De potencial De distribuição De potência Função no sistema Elevador De interligação Abaixador Separação elétrica entre os enrolamentos De dois ou mais enrolamentos Autotransformador Material do núcleo Ferromagnético Núcleo a ar Quantidade de fases Monofásico Polifásico

10 Transformador de Potência Transformador de Potência: utilizados para gerar, transmitir e distribuir energia, potência de 5 até 300 MVA e operam com tensões de até 765 kv. Transformadores de Distribuição: utilizados para rebaixar a tensão para o consumidor final. Potência de 30 a 300 kva, alta tensão de 15 ou 24,2 kv e baixa tensão de 380/220 ou 220/127 V. A característica nominal é constituída, basicamente, das seguintes grandezas: potências nominais dos enrolamentos; tensões nominais dos enrolamento correntes nominais dos enrolamentos; frequência nominal; níveis de isolamento dos enrolamentos.

11 Transformadores de Distribuição e de Força

12 Normas ABNT. Transformadores de Potência: Partes 1 a 5, ABNT NBR :2007, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ ABNT. Transformadores para redes aéreas de distribuição Requisitos, ABNT NBR 5440:2014, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ ABNT. Guia de Aplicação de Transformadores de Potência, ABNT NBR 7276:1998, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ ABNT. Transformadores de Potência de tensões Máximas de até 145 kv Características Elétricas e Mecânicas, ABNT NBR 9368:2011, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ IEC. Power Transformers. IEC IEC International Electrotechnical Commission. Geneva, CH IEEE. IEEE Standard Requirements for Liquid-Immersed Power Transformers. IEEE Std. C IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers. New York, USA

13 Transformador de Corrente Os TCs reduzem os níveis de correntes das instalações a valores mais baixos, compatíveis com a segurança de operadores e equipamentos secundário (medidores, relés de proteção, etc.) Conexão Primária Conexão Secundária

14 Transformador de Corrente Conforme construção

15 Vários Enrolamentos Secundários em Núcleos Distintos Em geral, os TC s possuem dois tipos de enrolamentos secundários, um para medição e outro para proteção. Por este fato, nota-se que, neste caso, deve haver dois núcleos diferentes e independentes entre si devido às diferenças de saturação 18-set-04

16 Transformador de Corrente Características nominais Os valores nominais que caracterizam um TC, de acordo com a NBR 6856/2015, são: a) Corrente nominal primária (I1n); b) Relação nominal do TC (RTC); c) Tensão máxima e nível de isolamento; d) Frequência; e) Carga nominal; f) Exatidão; g) Número de núcleos para medição e proteção; h) Fator térmico nominal Ftn; i) Corrente suportável nominal de curta-duração (curto-circuito térmica Iccth) para um segundo; j) Valor de crista da corrente suportável (corrente de curto-circuito dinâmica Iccdyn); k) Classe de isolamento; l) Nível básico de isolamento NBI (BIL); m) Tipo de aterramento do sistema; n) Uso: interior (indoor) ou exterior (outdoor)

17 Transformador de Corrente classe de exatidão - Med Classe de Precisão Menor que 0,3 (não padronizado) 0,3 0,6 e 1,2 3 Aplicação TC padrão; medições em laboratório; medições especiais. Medidas de energia com fins de cobrança ao consumidor; medidas em laboratório. Alimentação usual de: amperímetros, wattímetros, medidores estatísticos, fasímetros, etc. Aplicações diversas. Não deve ser usado em medição de energia ou potência. Classes Especiais: 03S e 06S FCR e ângulo de fase para 20% In

18 Transformador de Corrente classe de exatidão - Prot

19 Transformador de Corrente para Especificação TC de Medição Verificar a aplicação do TC, para se determinar a classe de exatidão. Depois determina-se as cargas em termos de suas potências consumidas (tabelas 8 a 11 NBR 6856:2015) Método antigo 0,6C25 Método NBR 6856: VA 0,6 Método ANSI 0,6B1

20 Transformador de Corrente para Especificação TC de Proteção Método NBR 6856:2009 5A200 Classe de exatidão = 5% Alta impedância 200 V de tensão secundário nominal Método NBR 6856: VA 5P 15 Carga secundária 25 VA Classe de exatidão = 5% Fator Limite de Exatidão de 15 vezes a Corrente Nominal

21 Normas ABNT. Transformadores para Instrumentos - terminologia, ABNT NBR 6546:1991, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ ABNT. Transformadores de Corrente Métodos de Ensaio, ABNT NBR 6821:1992, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ ABNT. Transformadores de Corrente Especificação e Ensaios, ABNT NBR 6856:2015, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ IEC. Instrument Transformers Part 1: Current Transformers. IEC IEC International Electrotechnical Commission. Geneva, CH IEC. Instrument Transformers Part 1: Requirments for Protective Current Transformers. IEC IEC International Electrotechnical Commission. Geneva, CH IEC. Instrument transformers - Part 1: General requirements. IEC :2007 IEC International Electrotechnical Commission. Geneva, CH IEEE. IEEE Standard Requirements for InstrumentTransformers. IEEE Std. C (R2003). IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers. New York, USA

22 Transformador de Potencial Os TPs reduzem os níveis de tensões das instalações a valores mais baixos, compatíveis com a segurança de operadores e equipamentos secundário (medidores, relés de proteção, etc.) Conexão Primária Conexão Secundária V 1 V 2 = N 1 N 2

23 Tipos de Transformador de Potencial Transformador de Potencial Indutivo Transformador de Potencial Capacitivo

24 Transformador de Potencial Os valores nominais que caracterizam um TP, de acordo com a NBR 6855/2009, são: a) Tensão primária nominal e relação nominal; b) Nível de isolamento; c) Frequência nominal; d) Carga nominal; e) Classe de exatidão; f) Potência térmica nominal.

25 Classe de Exatidão de TPs Classe de exatidão é o valor máximo de erro, expresso em porcentagem, que poderá ser causado pelo TP aos instrumentos a ele conectados. De acordo com as normas NBR 6855/2009 da ABNT e C57.13 da ANSI os TPs são enquadrados em uma ou mais das três seguintes classes de exatidão: 0,3, 0,6 e 1,2

26 Classe de Exatidão de TPs Especificação do TP 0,3 P 75 Classe de exatidão Potencial Carga 75 VA

27 Representção de TPs Representação ABNT 0,6P25 -> 0,6 exatidão e 25 potência máxima VA Representação ANSI: 0,3WXY -> TP com cargas padronizadas W, X e Y acopladas ao secundário, tem classe 0,3; 0,6Z -> Com carga padronizada Z acoplada ao secundário, tem classe de exatidão 0,6.

28 Normas ABNT. Transformadores para Instrumentos - terminologia, ABNT NBR 6546:1991, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ ABNT. Transformadores de Potencial Indutivos, ABNT NBR 6855:2009, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ

29 Unifilar de Proteção 138 kv 50/51 50/ 51N 51 51N 13.8 kv 51 51N 13.8 kv 50/ 51 50/ 51N 50/ 51 50/ 51N 4.16 kv 0.44 kv MF MF MIT MS MIT

30 Funções de Proteção 25/78 RELÉ DE VERIFICAÇÃO DE SINCRONISMO / PROTEÇÃO CONTRA 27 SUBTENSÃO 32 DIRECIONAL DE POTÊNCIA 47 DESBALANÇO DE TENSÃO 50/50N SOBRECORRENTE INSTANTÂNEA 51/51N SOBRECORRENTE TEMPORIZADA 52 DISJUNTOR 59 SOBRETENSÃO 67/67N DIRECIONAL DE SOBRECORRENTE 81H/L RELÉ DE FREQUÊNCIA 89 CHAVE SECCIONADORA

31 Proteção de Sobrecorrente relé unifuncionais

32 Proteção de Sobrecorrente relés digitais

33 Proteção de Sobrecorrente direcional

34 Seletividade Cronométrica Fonte: SCHNEIDER ELECTRIC, 2008

35 Seletividade Amperimétrica Fonte: SCHNEIDER ELECTRIC, 2008

36 Zonas de Proteção

37 Lógicas de Proteção Falha de Disjuntor T op = 200 ms Comando de Transferência de TRIP T op = 50 ms

38 O processo de validação dos equipamentos Testar ou não Testar?

39 O processo de validação dos equipamentos Quais testes executar?

40 O fator...

41 Transformador de Potencial Ensaio de Rotina (NBR6855) Tensão induzida Tensão suportável à frequência industrial Medição de descargas Parciais Verificação de marcação dos terminais e polaridade Exatidão Medição de capacitância e perdas dielétricas Estanqueidade, a frio. Devem ser realizados de acordo com a NBR 6820 => NBR 6855

42 Transformador de Corrente Ensaio de Rotina (NBR6856) Verificação de marcação dos terminais e polaridade Ensaio de tensão suportável Medição de descargas Parciais Medição de capacitância e perdas dielétricas Sobretensão entre espiras Estanqueidade Exatidão Fator de segurança do instrumento Erro composto para classes P e PR Fato de remanência para classe PR Determinação da constante de tempo secundária para classe PR Resistencia de enrolamento Curva de excitação (proteção) Ensaios no óleo mineral isolante

43 Como devemos testar? Teste Natural

44 Como devemos testar? Teste Natural

45 Como devemos testar? Teste com simulação de falha

46 Como devemos testar? Teste...?????

47 Testes Convencionais Variac Caixa de carga Amplificador de corrente Instrumento de medida TC padrão

48 Novas Ferramentas e novas técnicas

49 Façam sua contas!

50 OBRIGADO Marcelo Paulino