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Tipologia: Exercícios
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ii
Monografia submetida à Universidade Federal do Ceará como parte dos requisitos para obtenção do Diploma de Graduação em Engenharia Elétrica.
Orientador: Prof. Msc Alexandre Rocha Filgueiras
Co-orientador: Eng. Luciano Maciel Albuquerque
iv
“Se enxerguei mais longe foi porque subi em ombros de gigantes” (Isaac Newton)
v
A Deus, Aos meus pais, Josemar e Mundilza, Aos meus avós paternos e maternos e a minha irmã, A todos os familiares e amigos.
vii
Esta monografia apresenta um estudo de Coordenação e Seletividade do Terminal Portuário do Pecém mediante a entrada da carga da Correia Transportadora. Os conceitos básicos de Análise de Sistemas de Potência necessários para os Estudos de Curto-Circuito são revisados e restringidos ao assunto tratado no texto. O estudo de caso apresenta um Sistema de Potência Real. Os níveis de Curto-Circuito em determinados pontos do sistema foram avaliados. As funções básicas para os dispositivos de segurança e o princípio de funcionamento dos equipamentos de proteção no sistema do estudo de caso foram evidenciados sendo feito ajustes dos dispositivos de proteção através dos valores de corrente de curto-circuito. Mostrou-se como se dá o ajuste dos elementos que cortam a falha, bem como a filosofia de proteção. Dividiu-se o estudo em etapas a fim de se obter um melhor desenvolvimento do estudo de Coordenação e Seletividade concluindo-se que após as etapas vencidas, são feitos os ajustes dos dispositivos de proteção utilizados no trabalho. Por fim, são apresentados, através de gráficos, os resultados obtidos na realização do projeto, percebendo assim que o sistema ficou seletivo e o objetivo foi alcançado.
Palavras-Chave: Sistema de Potência, Coordenação e Seletividade, Proteção de Sistema
Elétrico.
viii
This work presents a study of Coordination and Selectivity of Pecém Port Terminal through the entry charge of Conveyor Belt. The basic concepts of Power Systems Analysis needed for Short Circuit Studies are reviewed and restricted to the subject matter of the text. The case study presents a Power System Real. The levels of Short Circuit in certain points of the system were evaluated. The basic functions for the safety devices and operating principle of protective equipment in the system of the case study were evidenced carrying out adjustments of protective devices via the current values of short circuit. It proved how is the adjustment of elements that cut failure and the protection philosophy. The study was divided into stages to achieve a better development of a study of Coordination and Selectivity after concluding that the steps taken the adjustments are made of protective devices used at work. Finally the results obtained in carrying out the project are presented through graphs concluding that the system was selective and the objective was achieved.
Keywords: Power Systems, Coordination and Selectivity, Power System Protection.
SUMÁRIO
x
LISTA DE FIGURAS
xiii
Figura 4.3 – Fluxograma de Ilustração da Correia Transportadora.................................. 43 Figura 4.4 – Esboço do diagrama unifilar de proteção da entrada de linha (02P3) da SE................................................................................................................... 45 Figura 4.5 – Esboço do diagrama unifilar de proteção do vão de transformação da SE PRT............................................................................................................... 46 Figura 4.6 – Esboço do diagrama unifilar de proteção da zona de média tensão da SE PRT.............................................................................................................. 47 Figura 4.7 – Esboço do diagrama unifilar de proteção do vão de alimentação................. 48 Figura 4.8 – Esboço do diagrama das zonas de proteção............................................... 49 Figura 5.1 – Coordenograma de fase d o relé de entrada de linha da SE PRT(12P3),relé de proteção do transformador (02T1)da SE PORTO e o relé de proteção do alimentador CT- 01 - C SEINFRA............................................................. 58 Figura 5.2 – Coordenograma de neutro do relé de entrada de linha da SE PRT(12P3),relé de proteção do transformador (02T1) da SE PORTO e o relé de proteção do alimentador do CT- 01 - C SEINFRA............................. 59 Figura 5.3 – Coordenograma de fase do relé de proteção geral do alimentador CT- 01 - C SEINFRA, relé de proteção do alimentador SE TT02, relé de proteção do TF SET2-01, e fusível de proteção do TF-SET2-02. ................................. 60 Figura 5.4 – Coordenograma de neutro do relé de proteção geral do alimentador CT- 01 - C SEINFRA, relé de proteção do alimentador SE TT02, relé de proteção do TF SET2-01, e fusível de proteção do TF-SET 2- 0 2................ 61 Figura 5.5 – Coordenograma de fase do relé de proteção do alimentador CT- 01 - C SEINFRA, relé de proteção do alimentador SE TT03, relé de proteção do TF SET3-01, e fusível de proteção do TF-SET3-02................................... 62 Figura 5.6 – Coordenograma de neutro do relé de proteção do alimentador CT- 01 - C SEINFRA, relé de proteção do alimentador SE TT03, relé de proteção do TF SET3-01, e fusível de proteção do TF-SET3-02...................................... 63
xiv Tabela B.1.4 – Ajuste do Relé de Proteção Geral do Alimentador da CT-01-C SEINFRA.............................................................................................................................
SIMBOLOGIA
xvi
Símbolo Significado K Fator de Segurança IN Corrente Nominal RTC Relação de Transformação do TC I> (^) Corrente de Pickup M Múltiplo de Corrente IMIN,AT Corrente Mínima de Atuação ta Tempo de Atuação dt Dial de Tempo k,a Constante das Curvas Características ZCARGA_TC Carga Total Imposta no Secundário do TC ZRELE Impedância do Relé ZTC Impedância Imposta no Secundário do TC ZFIAÇÃO Impedância dos Cabos de Ligação IMÁX_ADMISSÍVEL_TC Corrente Máxima Admissível pelo TC FT Fator Térmico do TC FS Fator de Sobrecorrente TAPfase (^) Tap de Fase da Unidade Temporizada do Relé TAPfase Tap de Neutro da Unidade Temporizada do Relé Kf Fator de Segurança de Fase Empregado no Estudo KN Fator de Segurança Empregado no Estudo tfase Tempo de Fase do Relé tneutro Tempo de Neutro do Relé TAP (^) inst_fase TAP da unidade Instantânea de Fase I (^) inst_fase Corrente da unidade Instantânea de Fase TAP (^) inst_fase TAP da unidade Instantânea de Neutro I (^) inst_fase Corrente da unidade Instantânea de Neutro ITC1 Corrente Nominal Primária do TC ITC2 Corrente Nominal Secundária do TC IANSI_FASE^ Máximo Valor de Corre Transformador Suportante^ de Fase^ Simétrica de Curto-Circuito que o Z% Impedância Percentual de cada Transformador IANSI_NEUTRO^ Máximo Valor de Corrente de Neutro Simétrica de Curto o Transformador Suporta -Circuito que
SIMBOLOGIA
xvii
Acrônimos e Abreviaturas: Símbolo Significado SEP (^) Sistema Elétrico de Potência ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica GTD Geração Transmissão e Distribuição ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas TCC (^) Tempo x Corrente NBI NIVEL BÁSICO DE ISOLAMENTO NBR Norma Brasileira PVO Disjuntores com Pequeno Volume GVO Disjuntores com Grande Volume UFC Universidade Federal do Ceará COELCE Companhia de Energia Elétrica do Ceará NI Normalmente Inversa MI Muito Inversa EI Extramamente Inversa TC Transformador de Corrente TP Transformador de Potência SE PRT Subestação Porto SE PCM (^) Subestação Pecém CPE Cauipe 02P3 Disjuntor de Entrada de Linha 02P4 Disjuntor de Entrada de Linha TF-01 (^) Tranformador Abaixador 69/13,8 kV TF-02 Tranformador Abaixador 69/13,8 kV 02T1 Disjuntor de Proteção do Transformador TF- 01 02T2 Disjuntor de Proteção do Transformador TF- 02 CT-01-C SEINFRA Correia Transportadora do Governo do Estado do Ceará SE-TT02 Subestação da Torre de Transferência 02 SE-TT03 (^) Subestação da Torre de Transferência 03 QGBT Quadro Geral de Baixa Tensão CFTV Circuito Fechado de TV SDAI Sistema de Detecção e Alarme de Incêndio DM (^) Disjuntor de Média Tensão DAL Disjuntor do Alimentador
Introdução
O Sistema Elétrico de Potência (SEP) é constituído por subsistemas de Geração, Trans- missão e Distribuição, que são responsáveis pela Transmissão de energia da geração até os centros de carga, através de uma grande área geográfica, e pela distribuição da mesma aos consumidores. Antigamente, o Sistema Elétrico operava isoladamente, isto é, o que a usina gerava era transportada diretamente para o centro consumidor. A evolução da tecnologia dos dispositivos eletrônicos fez com que os SEPs mudassem sua configuração, na qual atuava em separado. Atualmente, devido à necessidade de grandes blocos de energia e de um maior desempenho, confiabilidade e distribuição do sistema fez com que as unidades separadas unissem e formas- se uma única rede elétrica, o chamado sistema integrado ou interligado. Um sistema interliga- do, embora seja bem mais complexo em sua operação e no seu planejamento, além da possibi- lidade da propagação de perturbações localizadas por toda rede, traz muitas vantagens que superam os problemas, tais como[22]: Maior número de unidades geradoras. Necessidade de menor capacidade de reserva para as emergências. Intercâmbio de energia entre regiões. Por ocasião dessas mudanças no SEP os níveis de exigências foram elevados procu- rando enquadrá-lo dentro de padrões de qualidade, desempenho e confiabilidade. Estas exi- gências estão regulamentadas na ANEEL (Agencia Nacional de Energia Elétrica). Para aten- der corretamente as exigências dos órgãos reguladores é necessário um conhecimento deta- lhado das configurações do Sistema Elétrico. A finalidade de um Sistema de Potência é distribuir energia elétrica para diversas apli- cações. Tal sistema deve ser projetado e operado para entregar esta energia obedecendo dois requisitos básicos: qualidade e economia, que apesar de serem antagônicos é possível fazer a conciliação dos mesmos utilizando conhecimentos técnicos e bom senso. A garantia de fornecimento da energia elétrica pode ser aumentada se o projeto for me- lhorado prevendo uma capacidade de reserva e planejando circuitos alternativos para o supri- mento. A subdivisão dos sistemas em zonas de proteção, cada uma controlada pelos equipa- mentos de proteção que atuará somente na área que é para agir, ou seja, os dispositivos esta- rão localizados em pontos convenientes da rede, proporcionando flexibilidade operativa e ga-
rantem a minimização das interrupções [2][13]. A ilustração da figura 1.1 resume o acima foi mencionado.
Em um sistema elétrico procura-se alcançar seletividade e proteção através da adequa- ção entre os diferentes dispositivos de proteção. A coordenação da proteção em sistema de distribuição vem sendo estudada há mais de 50 anos e os últimos avanços nesta área tem se verificado no âmbito tecnológico, com a introdução de relés estáticos e relés digitais em anos recentes, garantindo assim um SEP bem mais confiável [9].
1.1 – OBJETIVO
Esta monografia tem por objetivo apresentar os conceitos básicos e fundamentos teóri- cos da analise de níveis de curto circuito, mostrando a metodologia para encontrar as corren- tes de falta, e explicar o porquê da corrente de curto-circuito deve ser calculada em todo parte de uma instalação elétrica. Será mostrado também que os componentes do sistema elétrico são descritos por modelos matemáticos que facilitam a encontrar os resultados. O estudo dos dis- positivos de proteção utilizados é um foco do trabalho, na qual são apresentados os equipa- mentos de proteção mostrando suas funcionalidades, características e a ferramenta matemática para fazer o ajuste de proteção dos relés, assim como também as funções destes. O embasamento teórico foi conseguido através do ganho de conhecimento das disci- plinas de Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica e principalmente Proteção de Sistemas Elétricos e Analise de Sistema de Potência.
