Objetivo: Realizar testes de falta em uma zona de atuação e em seguida uma simulação de religamento com a presença de falta.

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1 Tutorial de Teste Tipo de Equipamento: Relé de Proteção Marca: Siemens Modelo: 7SA Função: 21 ou PDIS Proteção de Distância + SOTF (Switch On To Fault) Ferramenta Utilizada: CE-6006 Objetivo: Realizar testes de falta em uma zona de atuação e em seguida uma simulação de religamento com a presença de falta. Controle de Versão: Versão Descrições Data Autor Revisor 1.3 Versão Inicial 05/11/2014 A.C.S. G.S.S 1

2 Sumário 1. Introdução teórica sobre o SOTF Conexão do relé ao CE Fonte Auxiliar Bobinas de Corrente e Tensão Entradas Binárias Entradas Binárias Comunicação com o relé 7SA Parametrização do relé 7SA Device Configurations Masking I/O Power System Data Transformer Power System Setting Group A Power System Data Power System Line Status Distance Protection General Settings General Ground Faults Time Delays Distance zones (quadrilateral) Z HS Instantaneous SOTF Ajustes do software Sequenc Abrindo o Sequenc Configurando os Ajustes Valores de Referência Ajustes Distância Tela Distância > Ajuste Prot. Distância Inserindo a Zona Configurações de Hardware Estrutura do teste para a função SOTF (Switch On To Fault)

3 8.1 Sequência de eventos Avaliação do tempo de bloqueio entre as partidas Iniciando a geração Relatório APÊNDICE A A.1 Designações de terminais A.2 Dados Técnicos APÊNDICE B APÊNDICE C... Erro! Indicador não definido. 3

4 Termo de Responsabilidade INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS As informações contidas nesse tutorial são constantemente verificadas. Entretanto, diferenças na descrição não podem ser completamente excluídas; desta forma, a CONPROVE se exime de qualquer responsabilidade, quanto a erros ou omissões contidos nas informações transmitidas. Sugestões para aperfeiçoamento desse material são bem vindas, bastando o usuário entrar em contato através do suporte@conprove.com.br. O tutorial contém conhecimentos obtidos dos recursos e dados técnicos no momento em que foi escrito. Portanto a CONPROVE reserva-se o direito de executar alterações nesse documento sem aviso prévio. Este documento tem como objetivo ser apenas um guia, o manual do equipamento a ser testado deve ser sempre consultado. ATENÇÃO! O equipamento gera valores de correntes e tensões elevadas durante sua operação. O uso indevido do equipamento pode acarretar em danos materiais e físicos. Somente pessoas com qualificação adequada devem manusear o instrumento. Observa-se que o usuário deve possuir treinamento satisfatório quanto aos procedimentos de manutenção, um bom conhecimento do equipamento a ser testado e ainda estar ciente das normas e regulamentos de segurança. Copyright Copyright CONPROVE. Todos os direitos reservados. A divulgação, reprodução total ou parcial do seu conteúdo, não está autorizada, a não ser que sejam expressamente permitidos. As violações são passíveis de sansões por leis. 4

5 1. Introdução teórica sobre o SOTF INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS As lógicas de chaveamento sobre faltas são funções de proteção com o intuito de retirar uma linha de transmissão ou um alimentador instantaneamente quando religados em uma condição de falta. Essas lógicas estão disponíveis em vários formatos já contidos em IED s como parte do escopo de proteção ou podendo ser implementados em um editor de lógicas do equipamento. Um ponto importante a se destacar é que todos os esquemas devem estar habilitados e prontos para monitorar esse chaveamento sobre falta por um breve instante logo após a linha ou alimentador ser religado pelo disjuntor, isso se deve ao fato do SOTF ser bem mais rápido e sensível do que as proteções de distância/sobrecorrente convencionais. O ajuste do pickup da função SOTF deve ser baixo o suficiente para detectar um chaveamento sobre falta de pior caso, ou seja, com uma alta impedância de modo que quanto maior for a cobertura da linha desejada e quanto maior for a impedância da fonte menor será esse ajuste. A proteção SOTF permite um clareamento de faltas muito rápidas ao longo de toda a linha sem ter que depender ou esperar de um esquema de trip auxiliado por comunicações (Teleproteção). 2. Conexão do relé ao CE-6006 Sequencia para testes do relé 7SA no software Sequenc No apêndice A mostram-se as designações dos terminais do relé. 2.1 Fonte Auxiliar Ligue o positivo (borne vermelho) da Fonte Aux. Vdc ao pino F1 (U H +) do relé e o negativo (borne preto) da Fonte Aux Vdc ao pino F2 (U H -) do relé. 2.2 Bobinas de Corrente e Tensão Figura 1 Para estabelecer a conexão das bobinas de tensão, ligue os canais V1, V2 e V3 com os pinos R15, R17 e R18 do terminal do relé e os comuns ao pino R16. Para estabelecer a conexão das bobinas de corrente, ligue os canais I4, I5 e I6 com os 5

6 pinos Q1, Q3 e Q5 do terminal do relé e faça um curto circuito entre os pinos Q2, Q4 e Q6, por fim conecte o pino Q6 ao Q8 e ligue os comuns dos canais de corrente ao pino Q Entradas Binárias Figura 2 Ligue a Entrada Binária do CE-6006 à saída binária do relé, BI1 ao pino R1 e o seu comum a R4, repita o mesmo passo ligando a BI2 ao terminal R2 e seu comum a R4 dessa maneira monitora-se o sinal de trip enviado pelo relé da função 21 e da função SOTF. 2.4 Entradas Binárias Figura 3 Ligue a saída binária do CE-6006 à entrada binária do relé molhando-a. BO1 ao pino vermelho da fonte auxiliar, o seu comum ao pino F5 do relé e o comum da fonte auxiliar ao pino F10 do relé, repita o mesmo para as binárias BO2 e BO3 conectando seus comuns aos terminais F6 e F7 respectivamente conforme figura abaixo. Com 6

7 isso envia-se um comando para o relé informando que o disjuntor está pronto para um ciclo abre-fecha-abre permitindo o religamento. 3. Comunicação com o relé 7SA Figura 4 Primeiramente abre-se o DIGSI e liga-se um cabo ethernet (ou serial) do notebook com o relé. Em seguida clica-se duas vezes no ícone do software. Figura 5 Ao abrir o programa, seleciona-se a subestação que contenha o relé em questão (7SA). Após selecionado o relé, clique com o botão direito e selecione a opção Open Object e depois selecione o modo de conexão, conforme é apresentado nas figuras seguintes. Figura 6 7

8 4. Parametrização do relé 7SA Figura Device Configurations Após ter sido estabelecida a conexão, acesse os ajustes gerais do relé através de um duplo clique com o botão esquerdo em Settings repita a operação para Device Configuration. Figura 8 Na tela Functional Scope desabilite todas as funções deixando apenas as funções 21 Impedance Protection e 50HS instantaneous SOTF habilitadas. Isso evita que trips de outras funções interfiram no teste. Após os ajustes clique em OK. 8

9 Figura Masking I/O O próximo passo é ajustar a saída do relé. Para acessar esses parâmetros efetue um duplo clique com o botão esquerdo em Masking I/O (Configuration Matrix) conforme ilustrado na próxima figura. Figura 10 9

10 Designa-se a saída binária BO1 para o envio do trip das zonas 1 e 2 (21 TRIP 3801), BO2 para o envio do trip da função SOTF (50HS TRIP ΦABC 4295), a entrada BI1 para o contato auxiliar NA de fechamento do disjuntor (52a 3p Closed 379), BI2 para o contato auxiliar NF de abertura do disjuntor (52b 3p Open 380) e BI3 para o contato de fechamento manual da linha (Manual Close 590). De maneira a auxiliar o teste utiliza-se o LED 3 para sinalizar o fechamento do disjuntor, o LED 4 para sinalizar a abertura do disjuntor, o LED 5 para sinalizar o fechamento manual da linha, LED 6 para sinalizar se o relé atingiu o status de Line Closure e com isso fazer com que a função SOTF monitore alguma falta nesse instante, LED 1 para sinalizar o trip da função 21 e o LED 2 para sinalizar o trip da função SOTF. 4.3 Power System Data 1 Figura 11 Efetua-se um duplo clique em Power System Data 1 para acessar os ajustes do sistema. Figura 12 Aqueles ajustes destacados em vermelho necessitam de uma atenção especial. Primeiramente mostram-se as relações de transformação tanto dos TC s como dos 10

11 TP s, em seguida os dados gerais do sistema e por fim dados relativos a tempo de fechamento e tempo de comando do disjuntor Transformer Na aba Transformer configuram-se valores primários e secundários tanto do TP quanto do TC e o ponto de fechamento de estrela do banco de TC s Power System Figura 13 Na aba Power System ajustam-se a frequência nominal, a sequência de fase e o formato do parâmetro do fator de compensação de terra. Figura 14 11

12 4.4 Setting Group A INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Nesta opção escolhem-se os dados da linha de transmissão protegida, ajuste da função de distância e ajustes da função SOTF Power System Data 2 Figura 15 Com um duplo clique na opção Power System Data 2. Figura 16 12

13 Power System INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Escolha o fundo de escala para medição de tensão e corrente, o ângulo da linha, o ângulo de inclinação da característica de distância e os fatores de compensação de terra para zona 1 e para as demais Line Status Figura 17 O próximo passo é escolher a mínima tensão e corrente para reconhecimento de abertura do disjuntor, o tempo de selo após todos os fechamentos, o tempo mínimo no qual a função SOTF ficará monitorando a linha para um possível fechamento sobre falta, a maneira como o relé reconhece um fechamento de linha e o tempo de selo após um fechamento manual. Figura 18 13

14 4.4.2 Distance Protection General Settings General Figura 19 Nessa aba habilita-se a função de distância, o valor mínimo de corrente para que a função 21 esteja habilitada, a inclinação da característica da zona de proteção, escolhe-se se a linha é compensada, habilita se um trip instantâneo após o reconhecimento de um chaveamento sobre uma falta (esse ajuste de SOTF interno à proteção de distância é diferente do SOTF que será parametrizado mais adiante no quesito tempo, no momento oportuno essa diferença será debatida), parametriza-se a compensação de carga (nesse teste não iremos parametriza-la, então digite oo nas impedâncias mínimas de fase e de terra). Figura 20 14

15 Ground Faults INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Ajuste o valor mínimo de tensão e corrente de sequência zero para que o pickup ocorra e escolha o critério de reconhecimento de falta a terra Time Delays Figura 21 Aqui se determina a temporização de cada zona, nesse teste serão utilizadas somente duas zonas, portanto nas outras temporizações utilize o ajuste oo. Figura 22 15

16 Distance zones (quadrilateral) Z1 Figura 23 Aqui se determina como será a característica da zona 1. Nesse tutorial será utilizada somente uma zona para teste. Figura 24 16

17 HS Instantaneous SOTF INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Figura 25 Aqui habilita-se a função Switch on to Fault (SOTF). Essa função se diferencia do SOTF parametrizado dentro da função 21 pelo tempo, o SOTF habilitado externamente como uma função é muito mais rápido do que o SOTF habilitado como parâmetro. Existe também o pick-up da função, cujo valores típicos de ajustes foram explicados no início. Figura 26 O próximo passo é enviar as alterações. Para isso clique no ícone destacado a seguir: 17

18 Figura 27 Em seguida insira a senha (Padrão da SIEMENS: ) e clique em OK. Figura Ajustes do software Sequenc 5.1 Abrindo o Sequenc Na pasta CE-600X Aplicativos dê um duplo clique no ícone do software Sequenc. Figura Configurando os Ajustes Para acessar essa tela basta ir ao menu editar e na opção Ajustes como é mostrado abaixo. Figura 30 Após abrir a tela de Ajustes, preencha as Informações Gerais do teste como demonstra a figura abaixo. Nesta tela informam-se dados a respeito do dispositivo testado, local da instalação e o responsável de modo a facilitar confecção do relatório. 18

19 5.3 Valores de Referência Figura 31 Na tela abaixo são ajustados os valores de frequência, sequência de fase, tensões primárias e secundárias, as correntes primárias e secundárias do sistema. Figura 32 19

20 Caso o usuário perceba a necessidade pode inserir comentários na aba Nota & Obs e ainda alguma figura na aba Figuras Explicativas. 6. Ajustes Distância 6.1 Tela Distância > Ajuste Prot. Distância A primeira tela mostra os ajustes do comprimento, ângulo da linha e o fator de compensação de terra. Para esse teste onde se protege um gerador esses valores não são necessários. 6.2 Inserindo a Zona 1 Figura 33 Clique no campo Inserir destacado na cor verde da figura anterior. Na figura que se abre deve-se escolher a máscara do relé Siemens 7SA - Prot. Impedância., ajustar o tempo de atuação, as tolerâncias relativa e absoluta para o tempo e para a impedância, inserir as características da zona (X, R e o ângulo da característica), a direcionalidade, a compensação de carga e a redução de zona. Todos os ajustes abaixo foram retirados do ajuste do relé, caso o usuário possua um relé que não possua máscara ele deverá fazer todo o desenho da característica manualmente. Após as configurações clique em OK. 20

21 Figura 34 Lembrando que as tolerâncias de tempo e impedância foram retiradas do Apêndice A. Clique novamente no botão Inserir e cadastre a zona para faltas a terra. A zona 1 Falta a Terra possui uma temporização de 300ms e a única diferença para a zona de faltas trifásicas é o valor de resistência 0,500 ohms. Figura 35 21

22 7. Configurações de Hardware INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Clique no ícone ilustrado abaixo ou utilize o atalho Ctrl + H. Figura 36 Clicando no ícone da figura anterior abre-se uma tela onde deve ser ajustada a configuração dos canais de geração e a tensão da fonte de alimentação auxiliar. Figura 37 22

23 8. Estrutura do teste para a função SOTF (Switch On To Fault) A ideia desse teste é verificar uma atuação da proteção de distância e em seguida a linha é religada sobre uma falta fazendo com que o trip por SOTF ocorra. O usuário deve se atentar para o fato de existir duas atuações por SOTF, uma na saída designada para o trip da função 21 e uma na saída designada para o trip por SOTF. 8.1 Sequência de eventos O teste consiste basicamente em aplicar uma situação de pré falta com valores de tensão e corrente iguais a zero, porém com as saídas binárias da mala de testes dispostas de tal maneira que o relé entenda que a linha está sendo fechada e então inicie um instante de monitoramento do SOTF. Após a primeira situação de pré-falta 01 iremos utilizar um recurso do software SEQUENC para inserirmos uma sequência de pré-falta 02, falta em um ponto qualquer dentro da zona de atuação e pós-falta verificando a atuação do trip da função 21. Por fim Será inserida novamente uma sequência com tensões e correntes iguais a zero, porém com um determinado arranjo para as saídas binárias indicarem um fechamento de linha, após essa sequência será aplicada uma falta, caracterizando um SOTF. Para inserir uma sequência clique no ícone destacado a seguir: Figura 38 Altere o nome Seq001 para Pré-Falta 01 e ajuste os valores abaixo de corrente e tensão. Figura 39 23

24 Entre na aba BO, GO e Avanço e ajuste o tempo para 100 ms e deixe as BO s com a seguinte configuração: BO1 -> 0, BO2 -> 1, BO3 -> 1. Clique no ícone destacado abaixo: Figura 40 Figura 41 Um plano de impedância com a zona parametrizada anteriormente irá aparecer, clique com o botão direito no ponto onde quer incluir uma falta e escolha a opção Inserir ponto de teste, conforme figura abaixo: Figura 42 24

25 Antes de concluir a inserção do ponto, selecione a opção Z-I constante, escolha uma falta ABC e parametrize um valor de 15 A e 0. Para as situações de pré-falta e pósfalta escolha valores nominais e zero respectivamente. Para os tempos de falta, préfalta e pós-falta parametrize 0,7 segundos, 1,2 segundos e 0,5 segundos respectivamente, conforme figura abaixo: Figura 43 Altere o nome da segunda sequência para Pré-falta 02. Entre na aba BO, GO e Avanço das sequências 002 e 003 e ajuste as BO s com a seguinte configuração: BO1 -> 1, BO2 -> 0, BO3 -> 1, indicando um estado de disjuntor fechado. Entre na aba BO, GO e Avanço da sequência 004 e ajuste as BO s com a seguinte configuração: BO1 -> 0, BO2 -> 1, BO3 -> 0, indicando um estado de disjuntor aberto conforme figura abaixo: Figura 44 Insira uma nova sequência com o nome de Fech. Manual e parametrize zero para os valores de tensão e corrente, entre na aba BO, GO e Avanço e ajuste as BO s com a seguinte configuração: BO1 -> 0, BO2 -> 1, BO3 -> 1 com o tempo de 0,1 segundos. Figura 45 25

26 Clique no ícone destacado abaixo novamente: Figura 46 Clique com o botão direito no ponto próximo da primeira falta e escolha a opção Inserir ponto de teste, conforme figura abaixo: Figura 47 Escolha somente uma situação de falta com Z-I constante no valor de 17 A e com um tempo de 200 ms sem pré e pós falta, conforme figura abaixo: Figura 48 26

27 Após parametrizarmos todos os eventos acima obtemos a seguinte sequência: Figura Avaliação do tempo de bloqueio entre as partidas Na aba Tempo crie avaliações para análise dos tempos de trip da função 21. Substitua Aval. 1 por 21. Figura 50 Em Ignorar Antes, selecione: Sequência FALTA 01. Figura 51 27

28 Em Início, selecione: FALTA 01. Figura 52 Em Fim", selecione: Ent. Binária BI01 ( ) Figura 53 Em Tempo nominal entre com o valor de 0,3 segundos, as tolerâncias abaixo são encontradas no Apêndice A. Figura 54 Clique em adicionar uma nova linha duas vezes. Figura 55 Os ajustes são semelhantes aos passos descritos anteriormente. Sendo que a próxima figura mostra as análises configuradas para o SOTF interno à função 21 e o SOTF como função externa. Figura 56 28

29 1.1 Iniciando a geração INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Comece a geração através do atalho Alt + G. Após o término do teste pode-se visualizar que o tempo encontrado esta dentro da tolerância. Abaixo, uma figura com o teste já realizado. Figura 57 Note na figura acima que o trip originado da função SOTF é mais rápido do que o trip originado do ajuste SOTF da função 21. O usuário poderá perceber que nem sempre o trip originado do ajuste SOTF ocorrerá devido ao fato da tensão ter ido a zero em um determinado momento. Caso o IED não estivesse com a função SOTF habilitada e um fechamento de linha ocorresse sobre uma falta o relé iria demorar muito mais do que o comum para clarear a falta. Cabe aqui também uma observação no caso de se usar a função 50 como backup da função distância juntamente com o SOTF. A função 50 possui um ajuste no qual ela só funciona como backup caso ocorra falha no TP. Isso só ocorrerá se existir uma entrada binária do relé recebendo um sinal avisando falha de alimentação no TP (endereço 361), caso essa entrada não esteja devidamente habilitada, a função 50 não será backup e o seu ajuste SOTF não funcionará. 29

30 9. Relatório INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Ao final do teste pode-se solicitar um relatório automático, basta clicar no ícone ilustrado abaixo ou utilizar o atalho Ctrl + R. Figura 58 Ao solicitar o relatório abre-se uma tela onde o usuário escolhe as informações que devem ser mostradas no relatório. Figura 59 Figura 60 30

31 APÊNDICE A INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS A.1 Designações de terminais Figura 61 31

32 A.2 Dados Técnicos INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Tabela 1 - Tolerâncias SOTF Tabela 2 Medição de Impedância Tabela 3 - Tempos 32

33 APÊNDICE B INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Equivalência de parâmetros do software e o relé em teste. Software Distanc Tabela 4 Relé Siemens 7UM Parâmetro Figura Parâmetro Figura Zn1 21 Impedance Protection / Zones Tempo_Disp Impedance Zone 1 Time Delay 20 Z Impedance Zone 1 20 W0 27 Correction Angle CT W0 14 Zn2 21 Impedance Protection / Zones Tempo_Disp Impedance Zone 2 Time Delay 20 Z Impedance Zone 2 20 W0 28 Correction Angle CT W