J.P.C. GUTIERREZ - MANUTENÇÃO INDUSTRIAL/CHECAGEM DOS RELÉS DIRECIONAIS DAS S/E's 04 E 06

 

Relé direcional - Siemens

Funcionamento do Relé de Sobrecorrente Direcional:

Durante condições de falha, a corrente de falha flui através da bobina de corrente do relé que produz um fluxo no ímã inferior da unidade direcional, enquanto a corrente na bobina de tensão produz outro fluxo no ímã superior da unidade direcional. Os dois fluxos produzem um torque positivo que tende a fechar seu contato e acionar o relé.

Isso, por sua vez, faz com que a corrente do relé flua através do enrolamento sobre o ímã superior da unidade de sobrecorrente e, portanto, produz um fluxo neste ímã. Este fluxo induz toda a fem no enrolamento sobre o ímã inferior da unidade de sobrecorrente.

Como esse enrolamento é um caminho fechado, a fem induzida circula uma corrente que, por sua vez, produz outro fluxo. Os dois fluxos produzem um torque que faz o relé de sobrecorrente disparar o disjuntor.

É claro que a operação do relé de sobrecorrente é controlada por uma unidade direcional. Portanto, a unidade direcional deve operar primeiro para operar o relé de sobrecorrente.

Os dois primeiros critérios necessários para um teste de sobrecorrente direcional, são:

1. A corrente é maior que o ajuste de pickup.
2. A corrente está na direção de disparo. (Não na área sombreada)

• Os relés direcionais precisam de uma referência para funcionar corretamente, e essa referência é chamada de sinal de polarização. O elemento de sobrecorrente direcional precisa de um sinal de polarização para operar de forma confiável; caso contrário, qualquer coisa pode acontecer dependendo da sofisticação do relé.

Agora, nosso plano de teste de sobrecorrente direcional (67) se parece com o desenho a seguir, onde começamos com as correntes e tensões brutas, calculamos a tensão fase-fase sem falta e plotamos a corrente operacional e o sinal de polarização, que neste caso é VBC. Este plano de teste tem uma boa chance de ser bem sucedido porque temos um sinal de operação e um sinal de polarização.

Esses desenhos mostram o mesmo plano de teste para um elemento de sobrecorrente direcional (67) que usa tensão de sequência negativa. Começamos com as correntes e tensões brutas, depois calculamos a tensão de sequência negativa e plotamos a corrente operacional e o sinal de polarização (V2). Este plano de teste tem uma boa chance de ser bem sucedido porque temos um sinal de operação e um sinal de polarização.

Parece que estamos em boa forma para a maioria das aplicações de Sobrecorrente Direcional (67). No entanto, haverá momentos em que esse plano de teste não funcionará. Quais são as chances de uma falta fase-terra ser 100% resistiva? A resposta é nunca. Na verdade, quase não existem sistemas puramente resistivos como discutimos no artigo anterior, então nossa corrente de teste em zero graus pode causar problemas, especialmente perto de sistemas de geração como parques eólicos que podem ter características malucas ou aplicações de tensão muito alta (>115kV). Alguns relés possuem uma característica de operação conforme a figura a seguir:

Observe que nossa corrente de teste está bem no limite da direção reversa. Isso significa que é uma moeda ao ar se o relé funcionará ou não. Podemos garantir que o relé sempre opere definindo a corrente com falha para um ângulo de falha que ocorreria no sistema. Você pode escolher um bom ângulo de falha usando um destes métodos:

• A maioria dos relés modernos tem um ajuste de ângulo de sequência positiva que define o ângulo de falta esperado. Defina o ângulo de falha para essa configuração.
• Se você tiver um bom entendimento das características da falha, poderá adivinhar os ângulos da falha.
  • Um sistema de tensão muito alta (>115kV) terá uma característica próxima a 90 graus, então você pode escolher com segurança um ângulo de falha de 87°.
  • Um sistema de alta tensão (>69kV) terá um ângulo de falha próximo a 75°.
  • Um sistema de distribuição (>34kv) terá um ângulo de falha próximo a 60°.
  • Um sistema de média tensão terá um ângulo de falha próximo a 45°.
• Você nunca pode errar com um ângulo de falha de 60° ou 75°. Era isso que os relés eletromecânicos usavam porque suas opções eram limitadas e eles precisavam de uma boa média.

Nosso teste funcionará para todos os ângulos característicos comuns se o modificarmos para incluir o ângulo de fase durante uma falta.

Canal	Magnitude	Ângulo	Instrução
Ia	> Configuração de  captação	75° (ou ângulo de falha)	Aumentar até     atingir o valor
va	Meio V	0°
Vb	Nominal V	-120°
Vc	Nominal V	120°

Resumo do plano de teste do relé de sobrecorrente direcional

Testar elementos de sobrecorrente direcional (67) é quase tão simples quanto testar elementos de sobrecorrente padrão (50/51), desde que você simule adequadamente uma falha. Eu costumava encontrar problemas ocasionalmente ao testar elementos de sobrecorrente direcional (67) usando técnicas de teste tradicionais. Eu gastava muito tempo desnecessário tentando descobrir o que deu errado enquanto dizia a mim mesmo: “Eu sei que estou fazendo certo, por que esse relé não funciona direito!!!” Agora eu sempre sigo estes passos antes de executar qualquer teste:

• Conecte todas as correntes e tensões
• Escolha o tipo de falha a aplicar
• Aplicar tensões trifásicas balanceadas nominais
• Corte a tensão de falha pela metade
• Aumente a corrente de falta em mais de 110% do ajuste de pickup
• Certifique-se de que a corrente de falha está atrasada em relação à tensão de falha no ângulo de falha ou 75°

Equipamentos de teste modernos facilitam isso, o que significa que você pode gastar mais tempo entendendo o aplicativo para se tornar um verdadeiro artesão de teste de relé.

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