Estudo de Coordenação e Seletividade Memorial de Cálculo

Estudo de Coordenação e Seletividade
Memorial de Cálculo
Obra: Subestação Abrigada 750kVA para Pavilhão Industrial de Reciclagem
Proprietário: Prefeitura Municipal de Ponte Preta - RS
Localização: Parte do Lote Rural nº 14, da Linha Seis, da 2º Seção Cravo
OBJETIVO
O presente memorial tem como objetivo o cálculo dos ajustes do relé de proteção da
subestação do Pavilhão Industrial de Reciclagem, de modo a obter coordenação e seletividade
com a proteção da concessionária. A subestação será do tipo abrigada, com um transformador
de 750kVA.
1. CÁLCULO DAS CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO NA SUBESTAÇÃO
1.1. Dados do ponto de entrega da RGE
Correntes de Curto Circuito
Corrente de curto circuito trifásico simétrico = 546A
Corrente de curto circuito trifásico assimétrico = 555 A
Corrente de curto circuito fase-terra = 475 A
Impedâncias do Sistema
Impedância Seq. (+) = 5,6103 + j 5,2275pu
Impedância Seq. (0) = 5,9108 + j 9,6942pu
Impedâncias dadas para as bases:
Potência de base = 100MVA
Tensão de base = 13,8kV
1.2. Valores de bases adotados
Barra de 13,8kV
Potência de base
= 100
Tensão de base
= 13,8
Corrente de base
=
100 × 10
√3 × 13,8
Impedância de base
=
= 4.183,7
13,8
= 1,90Ω
100
Barra de 0,38kV
Potência de base
= 100
Tensão de base
= 0,38
Corrente de base
=
100 × 10
√3 × 0,38
= 151.934,3
Impedância de base
=
0,38
= 0,00144Ω
100
1.3. Dados da Instalação
Transformadores
TAG
Potência
Nom. (kVA)
Tensão
Prim. (kV)
Tensão
Sec. (kV)
Impedância
Status
TR 01
750
13,8
380/220
4,6%
Novo
Cabos de MT
Trecho
Cabo
Tomada de Energia
Entrada Subterrânea
N/A
35mm² Cobre
Resistência
(Ω/km)
N/A
0,669
Reatância
(Ω/km)
N/A
0,168
Comprimento
(m)
N/A
20
1.4. Diagrama de Impedâncias
1.5. Cálculo das Impedâncias do Sistema
Z = 5,6103 + j5,2275pu
Z'()*+, =
12 =
0,02 × (0,669 + j0,168)
0,0134 + j0,0034
=
= 0,00705 + j0,00178pu
Z)(/0
1,9
4,6
100
×
= 0,046 × 100 12
0,750
12 = 36,13345
1.6. Correntes de curto circuito na Subestação
1.6.1
Lado de MT do transformador (Ponto A)
Como pode ser visto no item 1.5, a impedância do sistema (Z676189: ) é muito
maior do que a impedância do cabo de entrada da subestação (Z'()*+,), de
forma que a impedância no ponto A pode ser considerada como sendo igual à
impedância do sistema. Assim, as correntes de curto circuito neste ponto são
iguais às fornecidas pela concessionária. Portanto, estas serão utilizadas
diretamente no coordenograma.
1.6.2
Lado de BT do transformador (Ponto B)
Desconsidera-se também o cabo de MT da entrada, pelo mesmo motivo do item
anterior.
- Corrente de curto circuito trifásico simétrico
1;<=>_ = Z@AB + Z'()* + Z@ = 5,6103 + j11,36pu
I''∅F, = C1;<=>_ C = 12,6745
1
1
=
= 0,0789345
Z*G(H_I
12,677
I''∅ = 0,07893 × = 0,07893 × 151.934,3
JKKL∅ = MM. NNM, OP ≅ MRST
2. AJUSTE DAS PROTEÇÕES
2.1. Informações Iniciais
- Corrente Nominal no primário (750kVA)
U;V = 31,4
2.2. Proteção do transformador
A proteção do transformador será feita diretamente pelo disjuntor geral de MT e relé
de proteção de sobrecorrente, parametrizado conforme itens 2.3 e 2.5. A especificação
do disjuntor se encontra no memorial descritivo.
2.3. Especificação de Instrumentos e Equipamentos Auxiliares
2.3.1
TC de Proteção: 1 TC por fase, ligação secundário em estrela para conexão
de entrada no relé tipo neutro residual. Especificação: 50/5A (RTC = 10),
classe 15kV, classe de exatidão 10B50, NBI 110kV, fator térmico 1,5 x WXY
limite de efeito térmico 80 x WXY , efeito dinâmico 200 x WXY (1 ciclo), fator de
sobrecorrente 20 x WXY .
2.3.2
Relé de Proteção: relé de proteção digital, microprocessado, com funções
de sobrecorrente 50/50N, 51/51N, modelo URPE 7104T 5A 72...250Vca/Vcc,
fabricante Pextron.
2.3.3
Nobreak: de 600VA para alimentação do relé de proteção e comando do
disjuntor de MT. Entrada e saída 115Vca, tipo online dupla conversão, onda
senoidal pura.
2.3.4
TP: 1 transformador de potencial, entrada 13,8kV, saída 115Vca, classe
15kV, mínimo 600VA, para alimentação do nobreak.
2.4. Proteção geral da instalação - Ajuste das Proteções de fase
Corrente de pick-up
Demanda = 491,6kVA (dado do cálculo de demanda), considerando pior caso
sem correção do Fator de PotênciA (FP=0,7)
Corrente nominal de demanda com FP baixo:
U;V_Z[V = 491,6
√3 × 13,8
= 20,6
Como a corrente nominal de demanda para baixo FP é menor que a corrente
nominal da instalação, utilizaremos a corrente nominal da instalação.
\ = 1,2 × U;V
\ = 1,2 × 31,4
]\ = LOT ajuste da corrente de partida
Para obter seletividade com o fusível 35K a montante na derivação da
concessionária, o dial de tempo do relé deverá ser regulado em 0,15, conforme
coordenograma.
A corrente de partida da unidade de tempo definido de fase deverá ser de 350A
com tempo definido de atuação da unidade instantânea de fase de 0,1s, para ter
seletividade com o fusível 35K da concessionária, no curto circuito. A corrente da
unidade instantânea de fase (atuação em menos de 40ms) deverá ser de 450A. A
tabela abaixo resume os ajustes da proteção de fase do relé, com valores de corrente
referidos ao primário do TC.
Parâmetro
Proteção de Valor Ajuste Ajuste no Relé
Relação TC
Fase
10
10
I partida
Fase
38 A
3,8
Curva
Fase
E. I.
E. I.
Dial tempo
I de tempo
definido
Tempo definido
Fase
0,15 s
0,15
Fase
350 A
35
Fase
0,1 s
0,1
I instantâneo
Fase
450 A
45
Ajustes da proteção de Fase
A figura 01 apresenta o coordenograma das curvas do relé, fusível 35K da derivação
de média tensão, equipamento a montante da concessionária (religador) e do
transformador de 750kVA (ponto da corrente de Inrush ao ponto ANSI)
RELE 01 [F]
Concessionária
Curto 3f
Fusível 35K
Trafo 750kVA
100
Tempo [s]
10
1
0,1
I[A]
1
10
100
1000
0,01
Figura 01 – Coordenograma de Fase
2.5. Proteção geral da instalação - Ajuste das Proteções de neutro
As proteções de neutro deverão ser ajustadas conforme conforme indicado na tabela
abaixo, visando a coordenação com a proteção da concessionária.
Proteção de Valor Ajuste Ajuste no Relé
Parâmetro
Relação TC
Neutro
10
10
I partida
Neutro
15 A
1,5
Curva
Neutro
N.I.
N.I.
Dial tempo
I de tempo
definido
Tempo definido
Neutro
0,15 s
0,15
Neutro
40 A
4
Neutro
0,1 s
0,1
I instantâneo
Neutro
60 A
6
Ajustes da proteção de Neutro
RELE 01 [N]
Curto Fase Terrat
Trafo 750kVA
Concessionária
100
Tempo [s]
10
1
0,1
I[A]
1
10
100
0,01
Figura 02 – Coordenograma de Neutro
1000
2.6. Cálculo de saturação do TC de proteção
Fator de sobrecorrente
^6 = 20
Corrente de curto circuito considerada para cálculo (trifásica assimétrica)
I''∅
//_`
= 455A
Para o TC com relação de 10 (50/5), a corrente de saturação no primário do TC
é:
I/(G = ^6 × 50 = 1000
Como a corrente de curto circuito trifásico assimétrica considerada é menor que
o valor da corrente de saturação, o TC de proteção não satura e está adequado.
2.7. Proteção na BT do transformador de 750kVA
Para proteção geral de baixa tensão após o transformador de 750kVA, deverá ser
utilizado um disjuntor com a seguinte especificação:
- Disjuntor caixa moldada com corrente nominal de 1250A, nível de interrupção
mínimo em curto circuito de 20kA, com ajuste de unidade térmica e magnética.
A corrente nominal deverá ser ajustada pela corrente nominal do transformador,
sendo 1140A. O ajuste de unidade magnética deverá estar em 8xIn do disjuntor,
sendo 10kA.
Como sugestão, é indicado o disjuntor da marca Siemens, modelo 3VL77 12-1SB36.
CONCLUSÃO
Com o estudo realizado, conclui-se que são não é possível realizar coodernação e
seletividade entre o disjuntor de média tensão, o elo fusível 35K; a ser instalado na
derivação da rede de média tensão; e o religador a montante da concessionária, de forma
a respeitar o critério de 300ms entre as curvas. Assim, será necessário um ajuste na
proteção do religador, de forma a distanciar sua atuação das curvas do elo fusível e do
disjuntor de média tensão.
Erechim - RS, 12 de Janeiro de 2016.
PREFEITURA MUNICIPAL DE PONTE
PRETA - RS
CNPJ 93539161/0001-34
Engº Eletricista Cezar A. Tonin
CREA-MT 003768-D