Relés - Labspot
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Relés Eletromecânicos Michel Rockembach de Carvalho Relés Objetivo: z Proteger o Sistema Elétrico de Potência z Identificar defeitos z Atuar disparando alarmes, sinalizações e abrindo disjuntores z Vigiar diuturnamente o Sistema Elétrico 2 1 Princípio Básico de Proteção Elementos: z Relé de Sobrecorrente z Banco de Baterias z Carregador de Baterias z Disjuntor z Bobina de disparo do disjuntor z Contatos Auxiliares 3 &I P &I S Princípio Básico da Configuração da Proteção 4 2 Relés de Sobrecorrente 1. Aspectos construtivos z z z relés eletromecânicos relés eletrônicos ou estáticos relés digitais 2. Atuação no circuito a proteger z z atuação direta atuação indireta 5 Relés de Sobrecorrente 3. Instalação z z relé primário relé secundário 4. Corrente de ajuste z z z z tracionamento na mola variação do entreferro mudança de taps na bobina magnetizante controle por software 6 3 Relés de Sobrecorrente 5. tempo de atuação relé instantâneo z relé temporizado z tempo definido z tempo inverso z 7 Relés Eletromecânicos z Os pioneiros na proteção z Maior quantidade no Sistema Elétrico z Movimentos mecânicos devido a campos elétricos e magnéticos z Quanto ao funcionamento: Atração eletromagnética z Indução eletromagnética z 8 4 Relés de Atração Eletromagnética z Mais simples, funcionam como eletroimã z Divedem-se em duas categorias Relé de embolo z Relé de alavanca z 9 BARRA circuito DC. Is mola TC armadura Ip bobina do relé carga eixo Relé de alavanca 10 5 Relés de Atração Eletromagnética z Operam instantaneamente z Um certo valor de corrente resultará no trip do relé z Limiar de Operação do Relé z (1.4 a 1.5) I nominal da carga < I ajuste < < (I curto mínimo no final do circuito protegido)/1.5 11 Relés de Indução Eletromagnética Os principais: z Relé de Disco de Indução por Bobina de Sombra z Relé tipo medidor de KWh z Relé tipo cilindro de indução z Relé tipo duplo de indução 12 6 Relé de Disco de Indução por Bobina de Sombra 13 14 7 15 16 8 17 Contato Michel Rockembach de Carvalho [email protected] 18 9 Tecnologia de Relés de Proteção: Estático Afrânio de Castro A. Jr. Princípios fundamentais dos principais tipos de relés convencionais: Classificação dos relés Tipo construtivo: eletrodinâmico, disco de indução, elemento térmico, fotoelétrico, digital, etc. Natureza do parâmetro ao qual o relé responde: corrente, tensão, potência, freqüência, pressão, temperatura, etc. Grandezas físicas de atuação: elétricas, mecânicas, térmicas, óticas, etc. Método de conexão do elemento sensitivo: direto no circuito primário, através de TP’s e TC’s. Grau de importância: principal ou intermediário Tipo de contatos: NA ou NF Tempo de atuação: instantâneo ou temporizado Tipo de fonte para atuação do elemento de controle: CA ou CC Aplicação: geradores, transformadores, linhas de transmissão, etc. 1 O Relé Elementar Relés de indução eletromagnética Usam o princípio de um motor de indução. A força sob o disco é constante (embora as grandezas de entrada sejam senoidais); Relé livre de vibrações. A armadura móvel pivoteia em torno do eixo de modo a bascular a ampola de mercúrio, estabelecendo assim o contato entre os terminais. 2 Relé de balanço de correntes Tipo muito usual, tanto para fins de sobrecorrente, como de unidade direcional. Relés estáticos e semi-estáticos • O desenvolvimento de transistores SCR (Silicon Controlled Rectifier) com alto grau de confiabilidade conduziu a construção de relés que utilizam estes elementos. 3 Relés estáticos são extremamente rápidos e não possuem partes móveis. Vantagens básicas com relação a relés eletromecânicos: • Alta velocidade de operação: • Carga consideravelmente menor para transformadores de instrumentos; • Menor manutenção; Um exemplo, o C701 é um SCR que conduz até 1250 A com uma corrente de disparo de 500 mA e uma corrente de manutenção de 500 mA. Relés semi-estáticos Ao invés da estrutura eletromecânica pode-se usar duas estruturas retificadoras atuando sobre um relé sensível de bobina móvel. 4 Exemplo de funcionamento: Relé de distância estático Consistem em circuitos transistorizados que desempenham funções lógicas e de temporização. Um exemplo de função de temporização é mostrado na figura: Funcionamento: • Se uma entrada de 6ms ou mais se apresenta ao relé ocorrerá uma saída. Além disso, mesmo depois de removido o sinal de entrada, o sinal de saída permanece durante 9ms. • Se o sinal de entrada tem duração inferior à 6ms, nenhum sinal de saída ocorrerá. Componentes 5 Exemplos de dispositivos construídos a partir dos componentes Referências • • • http://www.sel.eesc.sc.usp.br/protecao/SiaeEESC/apostilaprotecaosel183.pdf http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://members.tripod.com/huilyrobot/co mpo/7scrfig1.gif&imgrefurl=http://members.tripod.com/huilyrobot/compo/tiristores.htm &h=208&w=459&sz=5&hl=ptBR&start=15&um=1&tbnid=LCa8v2MuVMakcM:&tbnh=58&tbnw=128&prev=/images %3Fq%3Dtiristor%26svnum%3D10%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR "The Art & Science of Protective Relaying”, C. Russell Mason, General Electric. 6 Tecnologia de Relés de Proteção Digital Aluno:Thiago Aluno:Thiago de Souza Santos Professora: Jacqueline Gisele Rolim Disciplina: Projeto Ní Nível II Desenvolvimento dos Relés Digitais • Início das investigações em 1960; • Velocidade + Preço = Problema; • Idéia inicial: proteção manipulada por um único computador. Iniciou-se, portanto estudos de algorítmicos encarando as complexidades da área; • Área de maior interesse: Proteção de Linhas de Transmissão; • Era esperado um desempenho, no mínimo, igual ao dos relés convencionais. 1 Relé Digital • PLC otimizado para aquisição de sinais; • Processamento de um algoritmo digital; • Função: Proteção e atuação sobre os disjuntores. • Módulos eletrônicos: aquisição de alguns dados como os estados do disjuntor e chaves. PLC • PLC (Power Line Communications) :é a tecnologia que utiliza a rede de energia elétrica; • Consiste em transmitir dados e voz em banda larga pela rede de energia elétrica • Não necessita de obras em uma edificação para ser implantada; • Suporta altas taxas de transmissão, podendo chegar a até 40Mbps em faixas freqüência de 1,7MHz a 30Mhz. 2 • Média/baixa tensão: Em um módulo se pode ter 3 proteções de sobre corrente de fase, uma de neutro e a monitoração do estado do disjuntor e suas chaves adjacentes. • O módulo relé substitui a proteção e a unidade de aquisição de dados. • Único módulo que faça toda a aquisição de dados e proteção. Disjuntor Linha de transmissão TC TP corrente Arquitetura Do Relé tensão Módulo de Interface (Transformadores + filtros passa-baixa) Sample and Hold + Multiplexador Conversos Analógico/Digital Microprocessador (para algoritmo de localização de faltas) 3 Componentes Auxiliares • Alarmes; • Oscilografia: registro de ciclos de grandezas analógicas em caso de falta, armazenando alguns ciclos em condição de pré-falta e outros ciclos em condição de pós-falta; • Monitoração de Sobrecarga em Transformadores: operação permite a estimativa da vida útil ainda restante para o transformador. Tipos de Proteção • Proteção de linha - relés de sobre corrente, sobre corrente direcional, impedância, diferencial, etc; • Proteção de transformador - proteção diferencial para transformadores de 3 enrolamentos, proteção de sobrecarga, sobre tensão, sobre corrente, proteção por temperatura, de nível do óleo e aparecimento de gases, etc; • Proteção de barra - proteção diferencial da barra. 4 Vantagens do Relé Digital • Auto-Checagem; • Flexibilidade; • Mais versáteis e poderosos que os relés eletromecânicos ou eletrônicos convencionais. Dúvidas na Implantação • Controvérsia em se substituir um sistema analógico; • Manter a proteção convencional existente, porem fazendo o sistema digital monitorá-la. 5 Obrigado pela Atenção !!! Contato: [email protected] 6 EEL 7821 – Projeto Nível II em Sistemas de Energia RELÉ DE SOBRECORRENTE Osvaldo Alves de Oliveira Jr RELÉ São dispositivos que vigiam o sistema, comparando sempre os parâmetros do sistema com o seu pré-ajuste. Ocorrendo uma anomalia no sistema, de modo que o parâmetro sensível do relé ultrapasse o seu ajuste, o mesmo atua. 1 RELÉ DE SOBRECORRENTE São todos os relés que atuam para uma corrente maior que a do seu ajuste. Caso ocorra uma falha no sistema e a corrente de curto-circuito ultrapassar a corrente de ajuste do sensor do relé, o mesmo atua instantaneamente ou temporizado, conforme a necessidade. FORMA DE ATUAÇÃO O relé de sobrecorrente é o dispositivo que incorpora um sensor de corrente, para que caso necessário, ocorra a abertura do DISJUNTOR eliminando o defeito. 2 CLASSIFICAÇÃO DOS RELÉS DE SOBRECORRENTE Separação feita da seguinte maneira: Aspectos construtivos • Relés eletromecânicos • Relés eletrônicos ou estáticos • Relés digitais CLASSIFICAÇÃO DOS RELÉS DE SOBRECORRENTE Atuação no circuito a proteger • Atuação direta • Atuação indireta Instalação • Relé primário • Relé secundário 3 CLASSIFICAÇÃO DOS RELÉS DE SOBRECORRENTE Corrente de ajuste • Tracionamento da mola • Variação de entreferro • Mudança de Taps na bobina magnetizante • Variação de elementos no circuito • Controle por Software Tempo de atuação • Relé instantâneo • Relé temporizado RELÉS DE SOBRECORRENTE ELETROMECÂNICOS São os relés pioneiros da proteção, projetados e construídos com predominância dos movimentos mecânicos provenientes dos acoplamentos elétricos e magnéticos. Quando o relé de sobrecorrente eletromecânico opera, fecha o seu contato, energizando o circuito DC que irá comandar a operação de abertura do disjuntor. 4 RELÉS ELETRÔNICOS OU ESTÁTICOS São relés construídos com dispositivos eletrônicos, próprios e específicos aos objetivos da proteção. Nestes relés, não há nenhum dispositivo mecânico em movimento, todos os comandos e operações são feitos eletronicamente. RELÉS DIGITAIS São relés eletrônicos gerenciados por microprocessadores específicos a este fim, onde sinais de entrada das grandezas e parâmetros digitados são controlados por um software que processa a lógica da proteção através de algorítimos. O relé digital pode simular um relé ou todos os relés existentes num só equipamento, produzindo ainda outras funções, tais como, medições de suas grandezas de entradas e/ou associadas, sendo conhecido como relé multifunção. 5 RELÉS DIGITAIS O relé digital pode efetuar várias funções, tais como: • Proteção • Supervisão de rede • Transmissão de sinais • Religamento dos disjuntores • Identificação do tipo de defeito • Oscilografia • Sincronização de tempo via GPS NOMENCLATURA DOS RELÉS DE SOBRECORRENTE CONFORME NORMA ANSI (AMERICAN NATIONAL STANDARTS INSTITUTE) RELÉ DE SOBRECORRENTE INSTÂNTANEO(50): Relé que opera instantaneamente se a corrente de curto-circuito decorrente de um defeito no sistema elétrico ou no equipamento, ultrapassar um valor pré-ajustado. • • • • 50N: Relé Relé de sobrecorrente instantâneo de neutro 50G: Relé Relé de sobrecorrente instantâneo de terra 50BF: Relé Relé de proteç proteção contra falha do disjuntor 50V: Relé Relé de sobrecorrente instantâneo com restriç restrição de tensão • 50Q: Relé Relé de sobrecorrente instantâneo de seqü seqüência negativa 6 NOMENCLATURA DOS RELÉS DE SOBRECORRENTE CONFORME NORMA ANSI (AMERICAN NATIONAL STANDARTS INSTITUTE) RELÉ DE SOBRECORRENTE TEMPORIZADO EM CA (51): Relé que opera com um retardo intencional de tempo, quando a corrente alternada em um circuito ultrapassar um valor pré-ajustado. • 51N: Relé Relé de sobrecorrente temporizado de neutro • 51G: Relé Relé de sobrecorrente temporizado de terra • 51V: Relé Relé de sobrecorrente temporizado com restriç restrição de tensão • 51Q: Relé Relé de sobrecorrente temporizado de seqü seqüência negativa • 51C: Relé Relé de sobrecorrente temporizado com controle de torque NOMENCLATURA DOS RELÉS DE SOBRECORRENTE CONFORME NORMA ANSI (AMERICAN NATIONAL STANDARTS INSTITUTE) RELÉ DE SOBRECORRENTE DIRECIONAL EM CA (67): Relé que opera, somente quando, a corrente elétrica alternada flui em uma determinada direção, com valor maior do que o seu pré-ajustado. Este relé não produz diretamente o disparo do disjuntor, mas apenas monitora a operação de outros relés. • • • 67N: Relé Relé de sobrecorrente direcional de neutro 67G: Relé Relé de sobrecorrente direcional de terra 67Q: Relé Relé de sobrecorrente direcional de seqü seqüência negativa 7 ESQUEMA BÁSICO DE LIGAÇÃO O esquema tradicional de proteç proteção de um alimentador radial, trifá trifásico e aterrado, na saí saída de uma subestaç subestação, utilizautiliza-se três relé relés de fase e um de neutro ligados atravé através de três transformadores de corrente, comandando um disjuntor tripolar conforme figura abaixo: A vantagem desse esquema é que, para qualquer tipo de curtocurto-circuito, haverá haverá no mí mínimo, dois relé relés sendo percorrido pela corrente de curto. EXEMPLO ATUAL Relé Multifunção de sobrecorrente Funç Funções ANSI: 50 instantânea de fase 50N instantânea de neutro 51 temporizado de fase 51N temporizado de neutro 51G temporizado de terra Dimensões: Largura: 75mm Altura: 144mm Profundidade: 230mm 8 CONTATO [email protected] 9 Relé Diferencial Percentual Fábio Rodrigo Santiago É um dispositivo de proteção de um elemento do sistema. Esse elemento pode ser um Trafo, um Barramento ou uma Linha de Transmissão. Responde à soma algébrica de correntes que entram e saem de uma zona de proteção. 1 Esquema Esquema Funcional 2 Esquema Trifásico Características Protege contra: faltas internas Princípio: comparação percentual de correntes Atuações típicas: Curto-circuito entre os terminais ou os enrolamentos, defeito no comutador de tap e ruptura de isolamento do núcleo. 3 Tipos Eletromecânicos Eletrônicos (Estáticos) Digitais (Microprocessados) Eletromecânico Durabilidade e Robustez – Longa vida útil, até até 40 anos; Tolerância a Altas temperaturas - A temperatura não é fator crí crítico para seu funcionamento; Baixa sensibilidade a surtos eletromagné eletromagnéticos – é imune a interferência e é necessá necessária uma energia de surto relativamente grande para danificá danificá-lo; Elevados custos de instalaç instalação e manutenç manutenção – Maior espaç espaço utilizado na SE, são monofá monofásicos; Precisão – Quanto maior mais caro o relé relé; Relativamente Lentos; Lentos; Limitaç Limitação de funcionalidades – não há há possibilidade de implementaç implementação de funç funções auxiliares, como oscilografia e registro de eventos. 4 Eletromecânico Eletrônicos (Estáticos) Menor Custo – Comparado com os eletromecânicos; Maior velocidade Menor custo de manutenç manutenção – A manutenç manutenção tornoutornou-se mais simples e direta; Maior sensibilidade a surtos – Componentes eletrônicos exigem menor energia de surto que os eletromecânicos para se danificarem; Envelhecimento – Os relé relés está estáticos possuem componentes que perdem suas caracterí características num prazo de 8 a 20 anos; Podem ser monofá monofásicos ou trifá trifásicos. sicos. 5 Eletrônicos (Estáticos) Digitais (Microprocessados) Baixo Custo; Maior rapidez e confiabilidade; Auto-monitoramento – Programá Programável; Flexibilidade; Registro de eventos; Medição e Oscilografia. 6 Esquema Relé Digital Digitais (Microprocessados) 7 Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Elétrica Relés Auxiliares de bloqueio e de desligamento Nome: Cassiano Aires Teixeira Disciplina: Proteção de Transformadores de Potência Profª: Jacqueline G. Rolim 1 • Função: operações simultâneas tais como abertura de disjuntores, alarme, sinalização, etc • Relé de bloqueio de religamento IEEE/ANSI – 86 • Relé de desligamento, ou de disparo livre, ou permissão de desligamento IEEE/ANSI - 94 Automático Vs Intervenção Humana 2 1 Diagrama de Contatos • Metade fechada para a condição de operação e outra metade aberta para condição de desenergização. 3 Características dos Relés • O tempo de atuação do relé auxiliar de bloqueio eletromecânico é da ordem de 15ms. • Identificação através do sistema de bandeirola. – Cor Preta: Armado; – Cor Alaranjada: Acionado 4 2 Localização do relé de bloqueio em um diagrama elétrico Em geral, numa subestação, o relé de bloqueio recebe impulso dos seguintes relés: • 50/51 - 50/51N • 87 • 50/51G 5 Diagrama Elétrico 6 3 Pedidos para aquisição • Tipo (depende do modelo do fabricante específico); • Tensão de alimentação auxiliar; • Tensão de alimentação de entrada; • Números de contatos NA e NF disponívéis. 7 Fabricantes 8 4 Fabricantes 9 Fabricantes 10 5 Fabricantes 11 OBRIGADO!!! • [email protected] 12 6 TRANSDUTORES 1 Transdutor? •Transdutor é um dispositivo que transforma um Tipo de energia em outro tipo de energia. -É formado por um elemento sensor que recebe os dados e os transforma •O sensor pode traduzir informação não elétrica -Velocidade, posição, temperatura, pH •Em informação elétrica -Corrente, tensão, resistência 2 1 Exemplos gerais de transdutores •Alto falante •Gerador •Cápsula fonocaptora •Lâmpada •Captador •Microfone 3 Objetivo: automação e subestação • Transdutores de potência ativa/reativa • Transdutores de tap 4 2 Conceitos gerais: •É um dispositivo imprescindível para medição e controle •Fornecem dados local ou/e remotamente •Podem ser dotados de saídas de tensão, corrente ou serial •As saídas seriais podem receber sinais de qualquer TC e TP •A saída serial usando um protocolo adequado o torno um equipamento ideal para aplicação em sistemas de automação de subestação e gerenciamento de energia com tratamento de dados aquisitados feito pelo sistema SCADA, sendo que um único fio de par trançado permite comunicação com vários receptores a longas distâncias(1Km) sem nenhuma amplificação intermediária 5 Ligação •Os transdutores são ligados aos circuitos a ser controlado através de transformadores de medição ou diretamente, dependendo da amplitude da grandeza a ser monitorada. •Os transdutores fornecem um sinal analógico de corrente ou tensão contínua proporcional à função de entrada que está sendo medida. •Devem ser instalados sempre que possível próximas à fonte a medir sendo o sinal enviado ao ponto remoto para fins de indicação ou de processamento. 6 3 Transdutor de potência ativa e reativa •Transdutores de potência são baseados em medir a voltagem e a corrente e fornecendo um produto deles para se obter a medida da potência. • Em corrente alternada, o fator de potência e o seno do ângulo do fator de potência são levados em conta para a medida das potências real e reativa, respectivamente. A multiplicação é feita em circuitos analógicos ou digitais. 7 Página 7 8 4 Transdutor de potência ativa e reativa •Necessitam de fonte auxiliar de alimentação •Saída de -1mA a +1mA com possibilidade de amplificação •Detecta a potência real mesmo com onda de entrada for distorcida •Sinais de corrente e tensão são modulados •Uma sequência de pulsos retangulares é gerada, com altura proporcional à tensão instantânea e largura proporcional à corrente instantânea 9 Página 9 Transdutor de Tap •A aquisição do sinal para a transdução vem da posição do comutador do transformador. •A posição do comutador é lida diretamente de seu disco (ou coroa) potenciométrico ou indiretamente através de um sinal de corrente (tipicamente 4-20 mA) . 10 Página 10 5 11 Era isso! ☺ Muito obrigada! [email protected] 12 6 Unidade Terminal Remota Aluno: Breno de Andrade Loureiro Introdução Unidade Terminal Remota (UTR) – Dispositivo instalado numa localização remota que coleta dados, codifica esses dados num formato transmissível e os transmite para uma estação central. A UTR também implementa processos que são requisitados pela estação central (controle da instalação). Possíveis dados coletados: informações de chaves seccionadores, disjuntores, tranformadores, etc... 1 Interfaces Típicas de uma UTR Serial (RS232, RS485, RS422); Ethernet; ModBus; Proprietário. Protocolos de Comunicação Típicos IEC60870; DNP3; RP570; Proprietário. 2 3 Exemplo UTR da Siemens - STATION MANAGER Uma Unidade Terminal Remota (UTR) para subestações. Este equipamento tem grande portabilidade e interoperabilidade, permitindo a comunicação através de diversos protocolos de comunicação existentes, possibilitando sua aplicação em instalações que contenham equipamentos de diversos fabricantes. Esta UTR tem capacidade de gerenciar e controlar subestações, permitindo automatismos como recomposição automática de instalação, controle de demanda, rejeição de carga etc. Exemplo - NORMA TÉCNICA Unidade Terminal Remota Especificação Medições: Os fatores de conversão da medição, se houver, deverão ser facilmente alteráveis pelo usuário. Todo o sistema de medição deverá ter lógica de verificação de consistência,sinalizando os valores de medição que se afastarem das margens de erro permitidas e gerando alarmes de advertência. 4 Exemplo Comandos: O comando dos equipamentos de manobra no pátio deverá ser efetuado dos seguintes modos: a) local no pátio, mecânico; b) local no pátio, elétrico; c) remoto, nos painéis de controle e proteção; d) remoto, na EOS; e) remoto, no COS. Exemplo Proteções: O sistema de proteção da subestação será do tipo digital. A UTR deverá ser capaz de aquisitar, diretamente nos relés digitais, as seguintes informações, quando presentes: - registro dos valores individuais e acumulativos das correntes de interrupção de cada disjuntor; - sinalizações de alarmes e trip, com resolução de 1 ms; - sinalizações de diagnóstico dos relés; - todas as grandezas elétricas (corrente, tensão, potências, freqüência, energia,etc); - indicação de distância de falta (localizador de defeitos). 5 Exemplo Registro Seqüencial de Eventos: Os registros seqüenciais de eventos deverão ter resolução máxima de 1ms para proteção e de até 10 ms para os demais eventos. Estes registros deverão ser transmitidos via protocolo IEC 60870-5-101. A UTR deverá manter o registro dos eventos não transmitidos em caso de falha do sistema de comunicação, de modo a permitir uma posterior transmissão ou recuperação local. O tamanho do buffer de transmissão deverá ser parametrizável. Exemplo Automatismos: A UTR deverá ter capacidade de executar funções automáticas, mediante programação prévia, tais como, controle de sobrecarga em transformadores, controle de tensão, recomposição, etc. 6 Exemplos Fim Contato: [email protected] 7
