Alick Giovanna Friol BOIM 1 Jacson Messias PANAGGIO 2 Julio Cesar BELLAN 3

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1 Estudo de caso da seletividade e coordenação de um sistema de proteção de sobrecorrente instantânea e temporizada de uma subestação de 13,8kv de uma indústria metalúrgica com a utilização do relé Pextron URPE Alick Giovanna Friol BOIM 1 Jacson Messias PANAGGIO 2 Julio Cesar BELLAN 3 Resumo: O trabalho tem como objetivo demonstrar a aplicação das teorias de Proteção em sistemas de potência. Por meio do estudo de caso de uma indústria do ramo metalúrgico, por meio de cálculos e, posteriormente, apresentado na forma de coordenogramas, foi buscado o ajuste fino das proteções existentes, de forma a obter uma boa seletividade e coordenação entre os sistemas existentes. Neste trabalho, foram tratadas, especificamente, as proteções de curto-circuito e sobrecorrente de longa duração dentro de uma subestação de uma indústria atendida em 13,8kV. Os resultados mostram que foi possível atingir essa coordenação na maior parte do sistema, ficando um pouco comprometida apenas nos dispositivos que não permitem ajustes, como os fusíveis. Palavras-chave: Proteção. Coordenação. Seletividade. Sobrecorrente. Curto- -circuito. 1 Alick Giovanna Friol Boim. Bacharel em Engenharia Elétrica pelo Claretiano Centro Universitário, polo de Rio Claro. <alick.boim@gmail.com>. 2 Jacson Messias Panaggio. Bacharel em Engenharia Elétrica pelo Claretiano Centro Universitário, polo de Rio Claro. <j.panaggio@globo.com>. 3 Julio Cesar Bellan. Especialista em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência pela Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI). Graduado em Engenharia Elétrica pela Faculdades Integradas Einstein. Professor do Claretiano Centro Universitário, polo de Rio Claro. <jcbellan@gmail.com>.

2 46 Case study of the selectivity and coordination of an instantaneous and timed overcurrent protection system on a 13,8 kv substation of a metallurgical industry with the use of the relay Pextron URPE 6104 Alick Giovanna Friol BOIM Jacson Messias PANAGGIO Julio Cesar BELLAN ABSTRACT: This study aims at demonstrating the application of the protection theories in power systems. By means of the case study of a metallurgical industry and calculations, posteriorly presented as coordination diagrams, we sought the fine-tuning of the existing protections in order to obtain a good selectivity and coordination among the existing systems. In this study, specifically, we approached the long-term short-circuit and overcurrent protections within a substation of an industry attended at 13.8kV. The results show that it was possible to achieve this coordination in most parts of the system, being slightly compromised only on the devices that do not allow adjustments, as the fuses. Keywords: Protection. Coordination. Selectivity. Overcurrent. Short-circuit.

3 47 1. INTRODUÇÃO Na operação dos sistemas elétricos de potência, surgem, com certa frequência, falhas nos seus componentes que resultam na interrupção do fornecimento de energia aos consumidores conectados a esses sistemas [...]. A principal função de um sistema de proteção é assegurar a desconexão de todo o sistema elétrico submetido a qualquer anormalidade que o faça operar fora dos limites previstos. (MAMEDE FILHO; MAMEDE, 2011, p. 1). Segundo Gómez-Expósito et al. (2011), para uma rede elétrica, um curto circuito acontece quando dois ou mais pontos que se encontrem sob tensões diferentes acidentalmente entram em contato direto ou através de uma impedância muito pequena. Isso acontece quando há uma falha de isolação causada por efeitos ambientais, mecânicos e/ou perdas e propriedades do isolante. Esses curtos devem ser estudados durante o planejamento da rede elétrica, principalmente no dimensionamento dos condutores e estruturas mecânicas dessa rede, tendo em vista que os efeitos prejudiciais dessas faltas são numerosos, estando principalmente relacionados aos altos valores de corrente que podem aparecer nesse sistema. Segundo Courvy et al. (2011), os primeiros relés de proteção projetados eram eletromecânicos e faziam o uso de interação eletromagnética entre correntes e fluxos; porém, com a expansão dos sistemas de potência, houve a necessidade de sistemas de proteção mais confiáveis e de alto desempenho. Por isso, atualmente, os dispositivos empregados nas subestações são exclusivamente digitais, graças ao desenvolvimento das tecnologias dos dispositivos semicondutores e microprocessadores. Um sistema de energia está propenso a inúmeras anomalias, que podem ser decorrentes de intempéries naturais, como vendavais, temporais, descargas atmosféricas, além de acidentes que podem acontecer no dia a dia, como abalroamentos, quedas de objetos sobre as redes e, também, por ação criminosa de vândalos que podem deliberadamente danificar os sistemas de distribuição de energia.

4 48 Como esses sistemas de distribuição de energia geralmente estão inseridos dentro do ambiente cotidiano, em caso de eventuais falhas podem provocar inúmeros riscos à integridade física das pessoas. Como se sabe, hoje muito mais que no passado, a energia elétrica está a cada dia mais importante para qualquer que seja a tarefa a ser executada, pois dela se depende para movimentar máquinas, iluminar os caminhos, sinalizar trânsito, realizar o fluxo de informação, a movimentação de determinados transportes coletivos, como trens e metrôs, bem como permitir o uso de itens de conforto, como condicionamento de ambientes, aquecimento de água e até a operação e manutenção de sistemas vitais, como as salas cirúrgicas e UTIs. Dessa forma, a confiabilidade e a perfeita operação desse sistema são muito importantes, pois os transtornos que podem ser causados pela ineficiência ou mal funcionamento podem ter dimensões dantescas dependendo do caso, além de provocar perdas econômicas de grande monta. Os sistemas de proteção tiveram, no decorrer dos anos, uma constante evolução e modernização, que, a exemplo dos equipamentos eletrônicos que nos permeiam, fazem uso das mais avançadas técnicas da eletrônica e processamento digital de informações. Objetivos específicos Pretendemos, por meio do entendimento das filosofias de proteção de Sistemas de Potência: conhecer as particularidades, deficiências e vantagens da aplicação dos relés eletrônicos microprocessados; através do estudo de caso de uma subestação na tensão de 13,8kV de uma indústria metalúrgica, dimensionar e parametrizar corretamente o relé Pextron URPE 6104, de modo que ele ofereça a máxima eficiência para a proteção do sistema; prevenir que o referido relé atue indevidamente, provocando recorrentes e desnecessárias interrupções do abas-

5 Problema tecimento de energia dessa empresa e, quando for imprescindível, que essa interrupção atinja tão somente a parte afetada pela falta. A proposta deste projeto envolve o estudo de caso de uma indústria metalúrgica atendida pela concessionária Elektro, em Média Tensão (13,8kV), que tem uma cabine de medição, e proteção, e a jusante desta, interligada através de redes trifásicas, também em média tensão, com cabos isolados dispostos em bandejas, mais duas cabines de, de forma que o sistema de proteção é composto por três relés de proteção indireta que atuam diretamente em três disjuntores, sendo um em cada uma dessas cabines, além das proteções com fusíveis existentes em cada transformador e, também, no circuito de tomada da cabine principal, conforme ilustrado no Diagrama 1. O problema identificado foi que o sistema de proteção não tem operado na forma esperada e desejada, atuando de maneira indevida em determinados momentos e, provavelmente, não tem se prestado à proteção devida em outros, principalmente pela falta de uma seletividade mais refinada entre esses dispositivos. Hipótese e método A hipótese levantada como mais provável e óbvia é que, como o sistema de distribuição dessa indústria não foi montado concomitantemente, mas sim foi crescendo no decorrer dos anos, os ajustes dos parâmetros dos relés e/ou o dimensionamento das demais proteções, como os fusíveis e transformadores de corrente, não condizem com a atual realidade da carga no citado parque industrial, sendo, portanto, necessário um novo estudo para redimensionamento e parametrização desses dispositivos. O método envolverá duas etapas distintas, sendo que, no primeiro momento, será desenvolvida uma pesquisa bibliográfica, onde as filosofias de proteção que melhor se aplicarem a esse 49

6 50 caso serão estudadas, e, em um segundo momento, o estudo de caso propriamente dito, no qual serão realizados os levantamentos em campo com apuração das características dos dispositivos de proteção existentes no sistema e, também,os detalhes da carga, para, posteriormente, através da realização de cálculos e simulação em gráficos, apurar se a hipótese levantada se confirma e, assim, apresentar uma proposta de solução efetiva. Generalidades Segundo Delgado (2011), o sistema pode ser afetado por defeitos (curto-circuito, falta de fase por abertura indevida) e também por condições anormais (variação de frequência, tensão, falta de sincronismo). Os curtos-circuitos devem promover o disparo de disjuntores, responsáveis pela abertura destes e, assim, pela eliminação do problema; as outras condições anormais devem sofrer intervenções de maneira a evitar as interrupções. Dispositivos de proteção De acordo com Mamede Filho e Mamede (2011), existem, de um modo geral, dois tipos de proteção distintas, que são os fusíveis e os relés, os quais são geralmente utilizados na proteção dos sistemas de potência. Os fusíveis são dispositivos que têm como princípio de funcionamento o rompimento de seu elemento por fusão, o qual obedece a características específicas de tempo x corrente; já os relés englobam uma grande família de dispositivos que, por suas caraterísticas, oferecem as mais variadas proteções. Os dispositivos de proteção, a exemplo de tudo que nos permeia, sofreram uma notável evolução no decorrer do tempo. Segundo Mamede Filho e Mamede (2011, p. 7): Os relés têm evoluído progressivamente desde que surgiu o primeiro dispositivo de letromecânico em 1901.

7 51 Consistia em um relé de proteção de sobrecorrente do tipo de indução. Por volta de 1908 foi desenvolvido o princípio da proteção diferencial de corrente, seguindo-se, em 1910, o desenvolvimento das proteções direcionais. Somente por volta de 1930 foi desenvolvida a proteção de distância. A qualidade e a complexidade da tecnologia dos dispositivos eletromecânicos evoluíram ao longo dos anos, permitindo que os esquemas de proteção alcançassem cada vez mais um elevado grau tanto de sofisticação quanto de confiabilidade. Na década de 1930, surgiram os primeiros relés de proteção com tecnologia à base de componentes eletrônicos, utilizando semicondutores. Os relés eletrônicos ou estáticos não alcançaram aceitação imediata no mercado, devido à forte presença dos relés eletromecânicos, que já nessa época eram fabricados com tecnologia de alta qualidade, robustez, praticidade e competitividade. Eram e ainda hoje são verdadeiras peças de relojoaria de precisão. Antes da introdução dos relés eletrônicos nos países tropicais, em função das elevadas temperaturas ambiente, esses relés não encontraram uma aceitação generalizada por parte dos profissionais de proteção, e essa tecnologia não chegou a ameaçar o mercado dos relés eletromecânicos. Na década de 1980, com o desenvolvimento acelerado da microeletrônica, surgiram as primeiras unidades de proteção utilizando a tecnologia digital. O mercado nacional não absorveu prontamente a tecnologia de proteção digital devido ao fracasso tecnológico das proteções eletrônicas, com as sucessivas falhas desses dispositivos.

8 52 Diagrama 1. Diagrama unifiliar do sistema objeto deste estudo. Fonte: acervo dos autores. 2. ESTUDO DE CASO A seguir, são apresentados alguns dados importantes para o Estudo de Caso que nos propomos a fazer:

9 Cliente: Indústria Metalúrgica. Endereço: Limeira SP. Objeto: Cabines de medição e atendida pela chave LIM Sistema elétrico da indústria metalúrgica O sistema elétrico da indústria metalúrgica recebe energia da ELEKTRO em nível de distribuição primária (13,8 kv), e a capacidade de transformadores instalada é demonstrada no Quadro 1: Quadro 1. Potência nominal de cada transformador das cabines e sua respectiva impedância de curto-circuito. CABINE 1 CABINE 2 CABINE 3 POT(kVA) Z(%) POT(kVA) Z(%) POT(kVA) Z(%) TRAFO A ,5 TRAFO B 300 4, ,5 SUBTOTAL Fonte: acervo dos autores. 53 Correntes de curto-circuito e ajustes de proteção Quadro 2. Correntes de curto-circuito no ponto de entrega. SIMÉTRICA ASSIMÉTRICA TRIFÁSICO Icc3f 3970A Icc3f 5498A FASE-FASE Icc2f 3438A Icc2f 4672A FASE TERRA FRANCO FASE TERRA MÍNIMO Fonte: acervo dos autores. Iccft (Zn = 0Ω) Iccft (Zn = 100 Ω) 1989A 221A Iccft (Zn = 0 Ω) Iccft (Zn = 100 Ω) 2088A 227A

10 54 Proteção da concessionária a montante do ponto de entrega Quadro 3. Ajustes da proteção a montante. FASE NEUTRO RAI PICK-UP A TIME LEVEL 0,1 0,25 3s PADRÃO DE CURVA Normal Inversa Normal Inversa Tempo Definido INSTANTÂNEO Fonte: acervo dos autores. Demanda contratada De acordo com a verificação no contrato de fornecimento com a concessionária, o valor da demanda contratada é de 1200kW para a ponta e de igual valor para fora de ponta. Demanda verificada Com o acesso ao sistema de medição on-line do cliente, foi obtido o histórico de demanda dos últimos 21 meses, o qual se pode verificar nos gráficos das Figuras 1 e 2 (Anexos A e B), e, na análise desses gráficos, pode-se observar que o valor máximo ocorreu na competência de outubro de 2013 com a magnitude de 1085kW. Com base nisso, entende-se que o valor de demanda contratada de 1200kW contempla uma relativa margem de segurança, com folga de aproximadamente 10,6%; portanto, será considerado esse valor para os cálculos de corrente de Pick-up. Corrente máxima prevista (demanda máxima prevista) I Dem. = 1200 KW/ (13,8x 3x0,92) = 54,63A

11 Foi considerado, nesse cálculo, um valor de Fator de Potência de 0,92, que é o mínimo estabelecido como aceitável de acordo com a resolução ANEEL 569 de 23 de julho de Corrente nominal primária dos transformadores 55 Quadro 4. Valores nominais de corrente primária dos transformadores e totais (valor calculado). TRAFO A TRAFO B CABINE 1 CABINE 2 CABINE 3 TOTAL (kva) POT(kVA) Inom. POT(kVA) Z(%) POT(kVA) Inom , , , , ,28 TOTAL (A) TOTAL , , ,19 102,50 Fonte: quadro elaborado pelos autores. Ajustes atuais nos respectivos relés de cada subestação Quadro 5. Atuais parâmetros ajustados no relé URPE 6104 da cabine 1. Código ANSI Localização Fabricante/Tipo Grandeza Ajustes TC 300/5=60 50/51 Pick UP 2xRTC(120A) Medição/ Curva EI PEXTRON Dial Tempo 2s URPE 6104 (Cabine 1) Idef 4xRTC(240A) da Indústria Metalúrgica Tdef 240s I Inst. 4,20xRTC=252A

12 56 50/51N Medição/ (Cabine 1) da Indústria Metalúrgica Fonte: quadro elaborado pelos autores. PEXTRON URPE 6104 Pick UP Curva Dial Tempo Idef Tdef I Inst. 1xRTC(60A) MI 1s 1,5xRTC(90A) 240s 1,5xRTC(90A) Quadro 6. Ajuste atual no relé URPE 6104 da cabine 2. Código ANSI Localização Fabricante/Tipo Grandeza Ajustes 50/51 50/51N Medição/ (Cabine 2) da Indústria Metalúrgica Medição/ (Cabine 2) da Indústria Metalúrgica Fonte: dados obtidos em campo. PEXTRON URPE 6104 PEXTRON URPE 6104 TC 40/5=8 Pick UP Curva Dial Tempo Idef Tdef I Inst. Pick UP Curva Dial Tempo Idef Tdef I Inst. 3,75xRTC(40A) EI 2s 4xRTC(32s) 5s 15xRTC=120ª 1xRTC(8A) EI 1s 1,2xRTC(9,6A) 240s 10xRTC(80A)

13 Quadro 7. Atuais parâmetros setados nos relés URPE 6104 da cabine 3. Código ANSI Localização Fabricante/Tipo Grandeza Ajustes 50/51 50/51N Medição/ (Cabine 3) Medição/ (Cabine 3) Fonte: dados obtidos em campo. PEXTRON URPE 6104 PEXTRON URPE 6104 TC 40/5=8 Pick UP Curva Dial Tempo Idef Tdef I Inst. Pick UP Curva Dial Tempo Idef Tdef I Inst. 3xRTC(24A) MI 1s 4xRTC(32A) 5s 15xRTC=120ª 1,1xRTC(8,8A) EI 1s 57 1,4xRTC(11,2A) 240s 10xRTC(80A) Foram plotados em um gráfico em escala Log-Log, também conhecido como coordenograma, os ajustes acima listados para que se pudesse ter uma ideia real da atual situação do sistema de proteção em termos de Coordenação e Seletividade. Esse coordenograma está apresentado no Anexo A. Nesse mesmo gráfico, aparecem as respectivas curvas dos fusíveis HH existentes junto aos transformadores e, também, do elo fusível presente na chave no poste de tomada 13,8kV do cliente. Corrente de transitório de magnetização (InRush) Na energização de transformadores quando do fechamento de seus circuitos através de chaves ou seccionadores, pode-se observar um elevado valor de corrente, conhecida como InRush, que é devido ao transitório no circuito magnético desses componentes, cujo valor depende de determinados fatores como as características

14 58 do núcleo desse transformador ou do instante em quem é fechado o circuito em relação à onda da tensão. Para o dimensionamento da corrente instantânea dos elementos de sobrecorrente de fase (considerando-se transformadores com ligação triângulo estrela), considera-se que essa corrente atinja valores de 6 vezes a corrente nominal do transformador (CESP, 1995) InRushTot = 6 x 102,61A = 615,66ª Limites de Suportabilidade dos transformadores Foi considerado o limite de suportabilidade de curta duração dos transformadores de acordo com o estabelecido na norma ANSI/ IEEE C Estudo de seletividade Por atuação seletiva da proteção, entende-se a sua operação coordenada, de modo que, em caso de falta, apenas a parte afetada seja rapidamente desligada, assegurando a máxima continuidade no fornecimento de energia elétrica aos consumidores finais e agilidade na identificação do local da falha (MAMEDE FILHO; MA- MEDE, 2011). A verificação dessa seletividade é feita graficamente através da plotagem das diversas curvas em um coordenograma e, então, pela comparação das curvas Tempo x Corrente de atuação entre os diversos dispositivos de proteção presentes no sistema. O ajuste das proteções de fase foi realizado considerando a demanda contratada e potência instalada, além das correntes de In- Rush. Os ajustes de seus diais de tempo objetivaram torná-las seletivas e coordenadas com as proteções de maior ajuste localizadas logo a montante, procurando-se adotar um tempo de coordenação não entre 0,2 e 0,4 (MAMEDE FILHO; MAMEDE, 2011). Neste estudo de caso, foi considerado o intervalo mínimo de 0,4s, pois essa é a recomendação da concessionária local.

15 A eficácia da proteção dos transformadores será verificada pela atuação das respectivas proteções em tempos inferiores a ponto de suportabilidade a curto-circuito conforme as normas ABNT. Verificação do dimensionamento dos transformadores de corrente Conforme visto anteriormente: IPRIM. = 102,61 A, IMax. Dem = 54,63ª. Segundo Mamede Filho et al. (2011), os TCs destinados à proteção somente devem entrar em saturação para valores de elevada indução magnética, os quais correspondem a uma corrente de 20 vezes a corrente nominal primária; portanto, considerando-se que a máxima corrente a que ele pode ser submetido é a corrente de CC trifásica assimétrica, considera-se que a máxima corrente primária que ele pode ser submetido é: INP = 5498 / 20 = 274,90 A Como os TCs existentes no sistema de m questão são de 300:5-10B50, então, a corrente máxima primária estará dentro do limite de não saturação do TC empregado. Carga Nominal dos TCs Utilizando o relé URPE 6104 da PEXTRON e condutores de cobre de 2,5mm² (20metros), temos: CTC = 0,6 + [(2 x 10 x 8,8882) / j (2 x 10 x 0,1345) / 1000].5² = 5,0 VA Cálculo da Saturação dos TCs (considerando ICC=6kA) Z TOTAL = Z TOTAL + Z CONDUTORES + Z TC = 24mΩ mω mω = 284 mω I SECUNDÁRIO (considerando ICC=6kA) = / 60 = 100A V SATURAÇÃO = ICC x Z = 100 x 0,284 = 28,4V SECUNDÁRIO TOTAL 59

16 60 Considerando uma corrente de curto-circuito de 6kA (superior à máxima informada pela concessionária), a tensão máxima que aparecerá no secundário do TC está abaixo do ponto de saturação que é 50v, já que a precisão do equipamento é 10B50, e, portanto, dentro do padrão. Verificação da corrente de curta duração (corrente térmica) I TÉRMICA (1 s) = (6kA / I NOM. PRIM. TC ) = 6.000/300 = 20 A corrente deverá ser igual ou superior a 20 vezes por 1 segundo. Transformadores de Potencial (TP s) Em cada uma das cabines, estão instalados 02 transformadores de potencial, potência 500VA com relação /220V com classe de exatidão 0,3P75 interligados em Delta aberto, que servem tanto para a alimentação dos relés como para atender o circuito auxiliar de iluminação da cabine Proteção de Sobrecorrente relé empregado: Tipo: URPE Fabricante: PEXTRON Segundo a PEXTRON, esse relé tem as seguintes características e possibilidades: N de elementos: 3 de fase e 1 de terra. Corrente nominal: IN = 5A Faixas de ajuste disponíveis: I partida FASE = 0, A x RTC; Curva FASE = NI MI EI LONG IT I2T; D.T. FASE (AJUSTE DIAL DE TEMPO DE FASE) = 0, ,00 s; I def. FASE (Tempo da unidade definido de fase) = 0, A X RTC; T def. FASE (Tempo da unidade definido de fase) = 0, s; I Inst. FASE (Corrente

17 da unidade instantânea de fase) = 0, A X RTC; I partida NEUTRO = 0, ,5A x RTC; Curva NEU- TRO = NI MI EI LONG IT I2T ; D.T. NEUTRO (AJUSTE DIAL DE TEMPO DE NEUTRO) = 0, ,00 s; I def. NEUTRO (Tempo da unidade definido de neutro) = 0, A X RTC; T def. NEUTRO (Tempo da unidade definido de neutro) = 0, s; I Inst. NEUTRO (Corrente da unidade instantânea de neutro) = 0, A X RTC DEFINIÇÃO DOS AJUSTES A partir das considerações apresentadas e da simulação através da plotagem do coordenograma, em que foram verificadas a coordenação e seletividade, definimos os ajustes que estão apresentados nos quadros 8, 9 e 10 respectivamente para as cabines 1, 2 e 3. Quadro 8. Proposta de ajuste para o relé URPE 6104 da cabine 1. Código ANSI 50/51 50/51N Localização Fabricante/Tipo Grandeza Ajustes Medição/ (Cabine 1) da Indústria Metalúrgica Medição/ (Cabine 1) da Indústria Metalúrgica Fonte: quadro elaborado pelos autores. PEXTRON URPE 6104 PEXTRON URPE 6104 TC 300/5=60 Pick UP 2xRTC(120A) Curva MI Dial Tempo 0,3 Idef 21xRTC(660A) Tdef 240s I Inst. 21xRTC=660A Pick UP 0,4xRTC(24A) Curva MI Dial Tempo 0,1s Idef 1,5xRTC(90A) Tdef 240s I Inst. 1,5xRTC(90A)

18 62 Quadro 9. Proposta de ajuste para o relé URPE 6104 da cabine 2. Código ANSI Localização Fabricante/Tipo Grandeza Ajustes 50/51 (Cabine 2) da Indústria Metalúrgica PEXTRON URPE 6104 TC 40/5=8 Pick UP Curva 3,75xRTC(30A) MI Dial Tempo 0,1s Idef Tdef I Inst. 4xRTC(32A) 240s 27,5xRTC=120A 50/51N (Cabine 2) da Indústria Metalúrgica Fonte: quadro elaborado pelos autores. PEXTRON URPE 6104 Pick UP 1xRTC(8A) Curva MI Dial Tempo 0,11s Idef 10xRTC(80A) Tdef 240s I Inst. 10xRTC(80A) Quadro 10. Proposta de ajuste para o relé URPE 6104 da cabine 3. Código ANSI Localização Fabricante/Tipo Grandeza Ajustes 50/51 Medição/ (Cabine 3) da Indústria Metalúrgica PEXTRON URPE 6104 TC 40/5=8 Pick UP Curva Dial Tempo Idef Tdef I Inst. 3,75xRTC(30A) MI 1s 4xRTC(32A) 5s 15xRTC=120ª

19 63 50/51N Medição/ (Cabine 3) da Indústria Metalúrgica PEXTRON URPE 6104 Fonte: quadro elaborado pelos autores. Pick UP Curva Dial Tempo Idef Tdef I Inst. 1,1xRTC(8,8A) EI 1s 1,4xRTC(11,2A) 240s 10xRTC(80A) 4. COORDENOGRAMA Com a finalidade de uma melhor visualização da seletividade obtida através dos ajustes acima propostos, é apresentado o gráfico de coordenação em escala Log-Log, conhecido como coordenograma, o qual está no Anexo B. Nele, também estão demonstradas as curvas características dos fusíveis HH e do fusível elo proposto a ser instalado nos postes de tomada em 13,8kV do cliente. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Por meio do estudo de proteção de sistemas de potência e critérios para obtenção de seletividade e coordenação, ficou claro que não há um resultado definitivo e único, até mesmo porque em cada caso se deve especificar quais as prioridades a serem atingidas, sendo que o intuito deverá ser sempre proteger os sistemas contra danos, a fim de que as falhas ou faltas jamais representem riscos à integridade física das pessoas e ao patrimônio, bem como para que esse sistema de proteção seja seletivo ao ponto de sacrificar a menor parcela possível do sistema de potência em questão. Durante o estudo de caso, verificamos que os ajustes presentes no sistema em questão não se prestavam plenamente ao exposto, pois, conforme se pôde analisar, a busca da seletividade e coordenação estava comprometida por alguns fatores pontuais, como o ajuste dos diais de tempo, tipo de fusível empregado, além dos ajustes de corrente instantânea, de forma que a hipótese levantada no início deste trabalho se confirmou.

20 64 Através do coordenograma dos ajustes propostos, vimos que foi conseguida uma boa seletividade entre as proteções que compõem o sistema estudado. Ficou claro, ainda, que os fusíveis HH não cumprem por si só o papel de proteger os transformadores, visto que apenas uma parte da curva de suportabilidade deles está resguardada, pois, apesar de serem dispositivos de fácil utilização e baixo custo, não permitem um dinâmica de ajuste como a dos relés, de modo que é necessário o emprego da aplicação de dispositivos complementares de proteção no circuito secundário desses transformadores, como os disjuntores ou, até mesmo, os relés de proteção secundária, a exemplo do utilizado no sistema em questão e aqui apresentado, porém, agora, sendo aplicados no barramento de baixa tensão desses transformadores. Portanto, a partir dos pontos aqui abordados, podem ser propostos estudos aprofundados nesse sentido. REFERÊNCIAS CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. São Paulo: Blucher, CESP, DE/078/PR. Proteção de redes aéreas de distribuição: diretrizes de Engenharia, versão 1, DE COURY, D. V.; OLESKOVICS, M.; GIOVANINI, R. Proteção digital dos sistemas elétricos de potência: dos relês eletromecânicos aos microprocessados inteligentes. São Carlos: USP - EESC, DELGADO, M. Protecção das redes eléctricas de distribuição, transporte e interligação. Porto: Publindustria, ELEKTRO. ND62 Proteção de Subestações de Distribuição: norma. Campinas GÓMEZ, A. E.; CONEJO, A. J.; CANIZARES, C. Sistemas de Energia Elétrica: análise e operação. Rio de Janeiro: LTC, MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de potência. Rio de Janeiro: LTC, MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. Rio de Janeiro: LTC, PEXTRON. URPE 6104, Manual de Operação, São Paulo, Revisão

21 65 ANEXO A Figura 1. Coordenograma das proteções com os ajustes originais. Em análise a esse modo gráfico de representar as proteções, podemos identificar os seguintes pontos, que podem ser considerados problemáticos: 1) O fusível de proteção do circuito de tomada M.T. que é de 65A do tipo K apresenta uma curva de atuação que sobrepõe tanto o ajuste de corrente de fase da cabine 1 como a do fusível HH de 63ª, que protege o transformador de 750KVA. 2) A corrente de InRush Total está acima da corrente do relé instantâneo da cabine 1, de modo que muito provavelmente atuará no religamento total do sistema. 3) Os diais de tempo estão muito altos tanto para as proteções de fase como de neutro para as 3 cabines, o que pode ser

22 66 observado pelo salto na corrente instantânea que ocorre num instante de tempo relativamente alto da curva. 4) As curvas de suportabilidade dos transformadores não estão resguardadas por seus respectivos fusíveis HH de proteção. ANEXO B Figura 2. Coordenograma das proteções com os ajustes propostos. Com os novos ajustes, pode-se resolver boa parte dos problemas iniciais apresentados, sendo os mais notáveis: 1) Foi proposta a utilização de fusível Elo do tipo H em vez de K, de maneira que este apresentou na simulação das curvas uma melhor coordenação com os demais fusíveis presentes no sistema e também com o relé de fase da cabine 1.

23 2) A corrente instantânea do relé da cabine 1 foi ajustado para um valor, no qual não atuará durante a reenergização total do sistema (InRush TOTAL). 3) Com a redução dos diais de tempo de praticamente todas as proteções, possibilitou-se uma operação mais suave do sistema, pois o salto da corrente instantânea ocorre em instante menor de tempo da curva. 4) Através do ajuste do tipo de curva de fase da cabine 1, pode-se garantir a suportabilidade dos transformadores de 500 e 750KVA. 67