Protecção de Linhas com Fios Piloto, Onda Portadora e Microondas 18 de Novembro de 2005

1. Protecção de Linhas com Fios Piloto, Onda Portadora e Microondas 18 de Novembro de 2005 Disciplina: Sistemas de Protecção Docente: José Rui Ferreira João Torres Liliana Figueiredo Miguel Beirão

2. Aspectos gerais – Protecção de Linhas • Os dispositivos protectores de um SEE têm o intuito de: • Isolar a parte defeituosa do sistema, tão próximo quanto possível de sua origem, evitando a propagação das consequências; • Fazer esse isolamento no mais curto tempo, visando a redução dos danos.

3. Protecção de Linhas • São usadas diversas classes de relés. Em ordem crescente de complexidade temos: • - Relés de sobrecorrente instantâneos • - Relés de sobrecorrente de tempo inverso e/ou definido • - Relés de sobrecorrente direccionais • - Relés de balanço de corrente • - Relés de distância • - Relés piloto

4. Protecção de Linhas • Protecção de Sobrecorrentes – utilizações • defeitos fase-terra em circuitos de distribuição de concessionários e sistemas industriais; • circuitos de subtransmissão; • defeitos fase-terra em linhas de transmissão; • protecção de retaguarda em linhas cuja protecção é feita por fios piloto; • protecção de retaguarda contra defeitos externos em subestações.

5. Utilização: redes de AT e MAT ; redes MT em malha e com alimentação multilateral. Funções: Eliminação de um defeitode uma forma rápida e selectiva; Funciona como protecção primária e/ou secundária. Protecção de Linhas Protecção por actuação do relé de distância

6. Protecção de Linhas Protecção por actuação de relé Piloto – Vantagens: - permite que a re-ligação automática seja de alta-velocidade – Utilização: - linhas multi-terminais que complicam a utilização de relés de distância convencionais -quando as linhas são muito curtas para usar relé de distância; -quando cargas críticas necessitam de alta-velocidade de disparo.

7. Fios Piloto • O termo “piloto” significa que entre os extremos da linha existe um tipo de canal de comunicação onde se trocam informações. Adequada actuação de protecções Garantindo protecção selectiva Blocking Tripping

8. Fios Piloto • Blocking evitar a actuação indevida das protecções • Tripping ordem de disparo das protecções

9. Protecção de Linhas • Tipos de protecção e seus canais: • Actuação do Relé com Fio Piloto - Circuito piloto • Actuação do Relé com Onda Portadora; - Onda Portadora • Actuação do Relé por Microondas. - Microondas Piloto

10. Distância pequena Fios Piloto – Circuitos piloto • A figura ilustra uma linha de transmissão que liga o barramento A ao B, e ainda uma linha a partir de B. CIRCUITO PILOTO

11. CC não existem diferentes níveis de sensibilidade para o Tripping e Blocking; Equipamentos que não são imunes a variações de carga ou perda de sincronismo; Não existem problemas associados à “corrida de contactos” e “terra de preferência”. CA nem sempre são aplicáveis a linhas com vários terminais ou mesmo com derivações; Impossível ligação entre mais de dois equipamentos em série num fio piloto a não ser em certas circunstâncias. Fios Piloto – Circuitos piloto Existem dois tipos:

12. Fios Piloto – Circuitos piloto • CC • Em certas aplicações, apresentam vantagens em curtas distâncias ou linhas que estejam ligadas a outras estações terminais num ou mais pontos • Contudo, a actuação dos relés por fio piloto CC é quase obsoleto para algumas aplicações Ajuda a compreensão dos aspectos fundamentais quando aplicados a equipamentos modernos de protecção piloto

13. Circuito CC - exemplo Defeito interno: – o relé de sobrecorrente vai abrir os seus contactos em todos os barramentos onde fluir a corrente de defeito; – o relé direccional nesta estação vai fechar os seus contactos, se a corrente fluir; – corrente a fluir no relé auxiliar de tripping Fios Piloto – Circuitos piloto Os equipamentos de actuação dos relés nos três barramentos estão ligados num circuito em série, incluindo fios pilotos e uma bateria no barramento A Actuação de todas as protecções das linhas

14. Circuito CC - exemplo Defeito interno: Poderá não haver corrente de curto-circuito numa das estações Fios Piloto – Circuitos piloto – o relé de sobreintensidade na estação não vai actuar; – corrente do fio piloto vai fluirpelo relé de supervisão auxiliar; – as protecções vão actuar nas outras 2 estações. características de um piloto de Blocking

15. Circuito CC - exemplo Defeito externo: – o relé de sobrecorrente da estação mais próxima vai actuar; – o relé direccional não vai fechar os seus contactos devido à direcção da corrente e o circuito vai abrir naquele ponto Fios Piloto – Circuitos piloto prevenindo a actuação das protecções noutras estações

16. Circulação de Corrente corrente circula através dos terminais do transformador de corrente e do piloto a existência de um relé em cada extremo da linha reside no facto de se evitar fazer o circuito de tripping percorrer todo o comprimento piloto. Fios Piloto – Circuitos piloto • Circuitos CA Estes sistemas são semelhantes aos relés diferenciais de corrente. Contudo, nos mais modernos a magnitude da corrente que flui no circuito piloto é limitada, e apenas é necessário 2 fios piloto

17. O relé de balanço da corrente é aplicado a cada terminal, e o transformador de corrente estão ligados de tal forma que a tensão nos terminais da bobine limitadora está em oposição para o sentido de corrente na secção da linha protegida quer para uma carga quer para um defeito externo. Fios Piloto – Circuitos piloto • Circuitos CA • Tensão Inversa– a corrente não circula normalmente pelo o piloto

18. Circuitos CA– Tensão Inversa Consequentemente, não existe corrente a percorrer o piloto a não ser a corrente de carga, se assumirmos que não há diferenças entre as saídas dos transformadores de intensidade. Se ocorrer um defeito a corrente vai circular no piloto e os relés nos terminais da linha vão actuar, a corrente vai fluir pelas bobines. Em certas operações, esta corrente não será suficiente para Blocking. Fios Piloto – Circuitos piloto

19. Fios Piloto – Circuitos piloto Nos fios piloto um curto-circuito ou um circuito aberto têm um efeito contrário nos dois tipos de equipamento de protecção:

20. Fios Piloto – Circuitos piloto • permitem actuação das protecções nos dois extremos da linha mesmo que a corrente de curto-circuito só percorra um dos terminais da linha; • permitem actuar as protecções apenas do terminal da linha que é percorrido pela corrente de curto-circuito; • fácil obter amostras de corrente para não fazer actuar as protecções para defeitos externos; • difícil obter amostras de corrente que fazem actuar as protecções para defeitos internos;

21. Fios Piloto – Circuitos piloto • Protecção de backup: • não existe na actuação de relés por fios-piloto; • equipamentos de actuação dos relés são usados com frequência para protecção de backup; • utilizam-se relés de distância; • utilizam-se relés direccionais de sobrecorrente.

22. Fios Piloto – Circuitos piloto Actuação do relé por fio piloto • melhor tipo de protecção de linhas usados sempre que grandes velocidades de protecção são exigidos por todos os tipos de circuitos pequenos e por quaisquer tipos de defeito; • combinação da alta velocidade de abertura e reengate vai fazer com que seja possível explorar o sistema com um nível de carga próxima do seu limite de estabilidade e por consequência tirando um maior retorno do investimento; • usados em linhas cuja velocidade de disparo e reengate, das protecções, não seja essencial, mas porque a configuração dos circuitos torna impossível o uso dos relés de distância pois estes não conseguem garantir uma velocidade moderada de actuação das protecções.

23. Protecção de Linhas • Tipos de protecção e seus canais: • Actuação do Relé por Fio Piloto - Circuito piloto • Actuação do Relé por Onda Portadora; - Onda Portadora • Actuação do Relé por Microondas. - Microondas Piloto

24. Onda Portadora de Corrente Não é necessário perceber os detalhes da transmissão ou recepção da onda portadora de corrente para compreender os princípios básicos de actuação dos relés.

25. Onda Portadora de Corrente • melhor e o mais usado em linhas de AT Onda portadora Vs Fios piloto • são mais fiáveis e mais facilmente aplicáveis; • completamente controladas pelos utilizadores baseando-se praticamente ao equipamento dos terminais; • economicamente mais fiáveis, sendo utilizados por outros serviços em simultâneo, como telefones de emergência e accionamento remoto dos relés.

26. Onda Portadora de Corrente Atenuação • as perdas, ou a atenuação no canal da portadora esteja dentro dos limites técnicos dos equipamentos; descritos/estipulados pelos fabricantes Protecção das linhas com multi-terminais depende • comprimento da linha derivada • reflexões provenientes da derivação Atenuaçãoexcessiva

27. Protecção de Linhas • Tipos de protecção e seus canais: • Actuação do Relé por Fio Piloto - Circuito piloto • Actuação do Relé por Onda Portadora; - Onda Portadora • Actuação do Relé por Microondas. - Microondas Piloto

28. Microondas O circuito piloto microondas é usado para actuação dos relés só quando os equipamentos de actuação dos relés podem partilhar os seus canais com outros serviços. Microondas VS Onda-Portadora • não são tão fiáveis; • possivelmente mais complexas; • independentes das linhas de potência; • permite controlo remoto dos relés. só será utilizada se houver serviços adicionais suficientes

29. Microondas – Canal microondas Os canais microondas são uma linha de vista de rádio, com uma banda de operação entre os 950 aos 30 000 Megaciclos. • necessita que uma linha recta exista de uma antena para a outra O que obriga a que distância máxima dependa da tipografia do terreno.

30. Microondas – Canal microondas • Se for necessário um canal mais longo então terá que se usar estações repetidoras; • É costume usar-se equipamento em stanby, que entrará em serviço em caso do equipamento regular falhe; • para modelar as frequências microondas, usa-se directamente qualquer dos métodos normais de modulação.

31. Microondas – Actuação remota dos relés • Vantagens: • a presença de um defeito, não interfere com a transmissão remota do sinal de actuação dos relés; • elimina o atraso de espera da sequência da emissão dos sinais de actuação dos relés. Torna possível o uso de um diferente tipo de protecção das linhas

32. Microondas – Actuação remota dos relés • cada terminal é concebido de forma a ser enviado um sinal de actuação dos relés para todos os outros terminais, ocorrendo assim tripping em todos eles, quase de forma simultânea; • qualquer terminal pode enviar um sinal, independente dos outros terminais, de tripping sempre que ocorra um defeito na zona de protecção • este princípio elimina o princípio do blocking, como necessário na comparação direccional, mas por vezes necessita de relés de distancia para protecção de fase e defeito à terra.

33. Microondas – Reengate de alta velocidade • só é possível depois dos dispositivos de protecção terem actuado fazendo desaparecer o defeito, e através das actuações dos relés piloto; • com a elevada velocidade de abertura e reengate, os geradores nem têm tempo de perder a sincronização, logo não sendo necessário a sua posterior sincronização e consequente deslastre de carga;

34. Microondas – Reengate de alta velocidade • apenas é permitido quando a actuação das protecções são causados por operações de equipamentos piloto ou pela primeira zona de distância do relé Quando a actuação das protecções é feitas por qualquer outra unidade, o reengate automático é bloqueado enquanto não for accionado localmente pelo operador ou remotamente pelo supervisor.

35. Cadeia de Protecção – Blocking Efectua as medidas Ordem de – Tripping Executa o comando de disparo ou de bloqueio – Fios piloto – Ondas Portadoras de Corrente piloto – Microondas piloto

36. Fim