Apresentação do PowerPoint

Uma viagem pelas instalações elétricas.
Conceitos & aplicações
Operação, Manutenção & Ensaios
em Subestações
Eng. Marcelo Paulino
Sistema Elétrico
Referência bibliográfica (WE-ENERGIES, 2010).
Vista da Subestação
Design Subestação Convencional
Vista da Subestação
Quais os critérios para:
•Especificação?
•Operação?
•Manutenção e Ensaios?
Componentes de um sistema de proteção
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.
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
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.
Transformadores de Distribuição e de Força
Normas
• ABNT. Transformadores de Potência: Partes 1 a 5, ABNT NBR 5356-1:2007, Associação
Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2007.
• ABNT. Transformadores para redes aéreas de distribuição — Requisitos, ABNT NBR
5440:2014, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2014.
• ABNT. Guia de Aplicação de Transformadores de Potência, ABNT NBR 7276:1998,
Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 1998.
• 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. 2011.
• IEC. Power Transformers. IEC60076. IEC International Electrotechnical Commission.
Geneva, CH. 2000-2011.
• IEEE. IEEE Standard Requirements for Liquid-Immersed Power Transformers. IEEE Std.
C57.12.10-2010. IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers. New York, USA.
2011.
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
Transformador de Corrente – Conforme construção
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
Transformador de Corrente – Características nominais
• Os valores nominais que caracterizam um TC, de acordo com a NBR 6856/2015, são:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)
Corrente nominal primária (I1n);
Relação nominal do TC (RTC);
Tensão máxima e nível de isolamento;
Frequência;
Carga nominal;
Exatidão;
Número de núcleos para medição e proteção;
Fator térmico nominal – Ftn;
Corrente suportável nominal de curta-duração (curto-circuito térmica – Iccth) para um segundo;
Valor de crista da corrente suportável (corrente de curto-circuito dinâmica – Iccdyn);
Classe de isolamento;
Nível básico de isolamento – NBI (BIL);
Tipo de aterramento do sistema;
Uso: interior (indoor) ou exterior (outdoor)
Transformador de Corrente – classe de exatidão - Med
Classe de Precisão
Aplicação
Menor que 0,3
TC padrão; medições em
(não padronizado) laboratório; medições especiais.
Medidas de energia com fins de
0,3
cobrança ao consumidor; medidas
em laboratório.
Alimentação usual de:
amperímetros, wattímetros,
0,6 e 1,2
medidores estatísticos,
fasímetros, etc.
Aplicações diversas. Não deve
3
ser usado em medição de energia
ou potência.
Classes Especiais:
03S e 06S
FCR e ângulo de fase para 20% In
Transformador de Corrente – classe de exatidão - Prot
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 6856:2015
25 VA 0,6
Método ANSI
0,6B1
Transformador de Corrente – para Especificação
TC de Proteção
Método NBR 6856:2009
Método NBR 6856:2015
5A200
25 VA 5P 15
Classe de exatidão = 5%
Alta impedância
200 V de tensão secundário
nominal
Carga secundária 25 VA
Classe de exatidão = 5%
Fator Limite de Exatidão de 15
vezes a Corrente Nominal
Normas
• ABNT. Transformadores para Instrumentos - terminologia, ABNT NBR 6546:1991,
Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 1991.
• ABNT. Transformadores de Corrente – Métodos de Ensaio, ABNT NBR 6821:1992,
Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 1992.
• ABNT. Transformadores de Corrente – Especificação e Ensaios, ABNT NBR 6856:2015,
Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2015.
• IEC. Instrument Transformers – Part 1: Current Transformers. IEC60044-1. IEC
International Electrotechnical Commission. Geneva, CH. 2003.
• IEC. Instrument Transformers – Part 1: Requirments for Protective Current Transformers.
IEC60044-6. IEC International Electrotechnical Commission. Geneva, CH. 1992.
• IEC. Instrument transformers - Part 1: General requirements. IEC61869-1:2007 IEC
International Electrotechnical Commission. Geneva, CH. 2007..
• IEEE. IEEE Standard Requirements for InstrumentTransformers. IEEE Std. C57.13-1993
(R2003). IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers. New York, USA. 2003.
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
𝑉1 𝑁1
=
𝑉2 𝑁2
Tipos de Transformador de Potencial
Transformador
de Potencial
Indutivo
Transformador
de Potencial
Capacitivo
Transformador de Potencial
• Os valores nominais que caracterizam um TP, de acordo com a NBR
6855/2009, são:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Tensão primária nominal e relação nominal;
Nível de isolamento;
Frequência nominal;
Carga nominal;
Classe de exatidão;
Potência térmica nominal.
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
Classe de Exatidão de TPs
Especificação do TP
0,3 P 75
Carga 75 VA
Classe de
exatidão
Potencial
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.
Normas
• ABNT. Transformadores para Instrumentos - terminologia, ABNT NBR 6546:1991,
Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 1991.
• ABNT. Transformadores de Potencial Indutivos, ABNT NBR 6855:2009, Associação
Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2009.
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
0.44 kV
4.16 kV
MF
MF
MIT
MS
MIT
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
Proteção de Sobrecorrente relé unifuncionais
Proteção de Sobrecorrente relés digitais
Proteção de Sobrecorrente direcional
Seletividade Cronométrica
Fonte: SCHNEIDER ELECTRIC, 2008
Seletividade Amperimétrica
Fonte: SCHNEIDER ELECTRIC, 2008
Zonas de Proteção
Lógicas de Proteção – Falha de Disjuntor
Top = 200 ms
Top = 50 ms
Comando de
Transferência de
TRIP
Sobre a comunicação: o que queremos?
O processo de validação dos equipamentos
Testar ou
não Testar?
O processo de validação dos equipamentos
Quais testes
executar?
O fator......
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
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
Cuidado com as suas escolhas!
Pessoal envolvido
•Necessidade de pessoal previamente
treinado e disponível para atuar com
rapidez em todos os casos de defeitos
previsíveis;
Quais procedimentos adotar
• Todos os procedimentos devem apontar para a definição da condição
do equipamento ou sistema que deve passar pela manutenção.
Quais procedimentos adotar
Teste e monitore!
Não
adivinhe!
Como devemos testar?
Teste natural do dispositivo
Como devemos testar?
Teste Natural aplicado a bueiros em Copacabana
Fonte: Jornal O Globo
Como devemos testar?
Teste...?????
Comissionamento?
A busca
• Preparação do pessoal:
• Treinamento
• Disseminação de melhores práticas
• Busca de ferramentas:
• Adequadas
• Eficazes
• Processos
• Qualidade
• Inteligência
Façam sua contas!
OBRIGADO
Marcelo Paulino
[email protected]
www.techmarc.com.br