Relés de impedância em estratégias de proteção de distância

Bem-vindo a um campo onde a tecnologia avançada desempenha a importante tarefa de proteger as nossas linhas de transmissão de energia mais importantes. Garantir um fluxo de energia ininterrupto é de extrema importância na distribuição de energia, especialmente em linhas de transmissão de alta e extra-alta tensão. Entre no mundo dos “Relés de Impedância em Estratégias de Proteção de Distância”, um campo onde o casamento entre tecnologia de relé de ponta e a ciência da impedância elétrica fornece proteção inflexível contra possíveis interferências. Neste artigo, desvendamos os mecanismos que tornam os relés de impedância uma pedra angular da proteção de distância e elevamos os padrões de confiabilidade e estabilidade da rede. Junte-se a nós enquanto exploramos como esses dispositivos engenhosos estão mudando o cenário da segurança da transmissão de energia e inaugurando uma era de proteção aprimorada e eficiência sem precedentes.

Relés de impedância para proteção de linhas de transmissão

Proteção à distância relé de impedância é um sistema de proteção amplamente utilizado para proteger altas ou Linhas de alta tensão.

A operação do convencionalatual Retransmissão, seja direcional ou não direcional, depende da magnitude da corrente ou potência no circuito protegido. Em contraste, o relé de proteção de distância funciona com base no princípio da relação entre a tensão aplicada e a corrente neste circuito. Esta relação é proporcional à distância ao longo da linha, e a retransmissão Esta é a medida do espaço Relé de proteção de distância. Não é um sistema de proteção uniforme. Um único esquema fornece proteção primária e de backup.

Tipos de relés de proteção de distância

O Relé de proteção de distância A família consiste nos seguintes tipos de relés:

1. relé de impedância
2. relé de reatância
3. Relé MHO ou relé de admissão.

Junte-se a nós em uma jornada pelo mundo dos relés de impedância, desvende como eles funcionam e descubra como contribuem para a operação segura e confiável dos sistemas de energia.

relé de impedância

A relé de impedância mede a impedância da linha no local do relé. Se ocorrer uma falta na seção de linha protegida, a impedância medida será a impedância da seção de linha entre a localização do relé e o ponto fraco. É proporcional ao comprimento da linha e, portanto, à distância ao longo da linha, conforme mostrado abaixo.

OF é a distância entre a localização do relé e a localização da falta; A queda de tensão ao longo de OF e a corrente I que flui na linha são usadas pelo relé para medição e a relação entre as duas grandezas nada mais é do que a impedância.

Estrutura de um relé de impedância

A figura mostra o arranjo simples de um relé de impedância que funciona dependendo da distância da falta.

Aqui, um relé EM do tipo feixe balanceado é usado como relé de impedância. CT e PT são alimentados pela corrente e tensão do circuito a ser protegido.

Princípio de funcionamento do relé de impedância

Uma forma simples de relé EM com resistência de feixe simétrica é mostrada na figura. Possui feixe fixo e dois eletroímãs (EM). A tensão da zona ativa um EM através do TP, e o outro EM é ativado pela corrente da zona através do CT.

Sob condições livres de falhas, a tração através do elemento de tensão é maior que a tração através do elemento de corrente e o circuito de disparo (TC) permanece aberto.

Como este tipo de relé é baseado na impedância do circuito,, que por sua vez depende da distância da falta ao local do relé, é denominado relé de distância.

As características operacionais comparam a impedância do circuito com a tensão no local do relé. A corrente cria um torque positivo, chamado torque operacional, e a tensão tem um torque negativo, chamado Torque de retenção.

Esta equação para o torque operacional de um relé eletromagnético é:

T = K₁ EU² –K₂v² –K₃

K₁K₂e K₃ são constantes, K₃ é o torque devido à ação da mola de controle.

Desprezando o efeito da mola utilizada, que é muito pequeno, a equação do torque pode ser escrita da seguinte forma:

T = K₁ EU² –K₂v²

A seguinte condição deve ser atendida para que o relé funcione.

K₁EU² >K₂v² ou K₂v² < K₁EU²

v₂/EU² < K₁/K₂

V/I < K, onde K é uma constante.

desde V/IZ, Z

A expressão acima explica que o relé está prestes a disparar quando a relação entre V e I, ou seja, o valor medido da impedância da linha, é igual a uma certa constante. O relé é ativado quando o valor medido Z é menor que a constante especificada. Esta constante dada é um valor de projeto que depende do comprimento total da linha de alimentação HT/EHT a ser protegida.

Um relé de distância também pode ser chamado de ohmímetro porque mede a impedância da linha em ohms.

Características operacionais de um relé de impedância

A imagem acima mostra o Características operacionais do relé de impedância em termos de tensão e corrente. Portanto, o acima é chamado Diagrama VI. A parte de trabalho é ligeiramente dobrada perto da origem devido à ação do Mola de controleSe o relé tipo de relé estáticoa quantidade seria uma linha reta, pois não há mola de controle. A região de torque positivo é a zona de operação do relé (acima da curva), e a região de torque negativo abaixo da curva é a zona de não operação do relé.

Gráfico RX

Uma forma diferente e mais útil de apresentar o A característica operacional do relé é um diagrama RX, Como mostrado abaixo:

Z = K = Raio do círculo. Se Z, ou seja, a impedância da linha até o ponto de falta, medida a partir da localização do relé, for menor que K, o relé é ativado, ou seja, o ponto de falta está dentro do circuito. Se estiver fora do processo, o relé não o detectará; portanto é isso zona de exclusão. As operações do relé dependem da magnitude de Z e não do ângulo Φ, pois Z é o raio do círculo e tem o mesmo significado ao longo da circunferência do círculo a partir do centro. Pode-se observar também que o relé de impedância é um relé não direcional porque se baseia no significado da grandeza operacional e não na direção do fluxo; a figura mostra que o tempo de operação deste relé é constante independentemente da distância dentro da zona de proteção.

Relé de impedância direcional

Uma impedância com característica não direcional é acionada se houver uma falha no circuito. Independentemente disso, o esquema de proteção tenta limitar a zona de disparo somente na direção direta.

Em cada localização do relé existem três relés de impedância e uma unidade direcional conectada em série com os relés de impedância.

A impedância da Zona I é Z₁Se ocorrer um erro em F₁a impedância da Zona I é reduzida para um valor inferior ao valor predefinido (Z₁). Isso aumenta o tamanho do circuito e ativa o relé.

Para cada falha na Zona II F₂ Na figura, a impedância da Zona I não muda e o relé não funciona.

Zonas de proteção através de relés de impedância

Normalmente, são necessárias três unidades de relé de impedância para três zonas de proteção em um determinado local. Normalmente, a primeira unidade é configurada para proteger apenas 80% a 90% da linha protegida. O primeira zona de proteção é de 80% a 90% da linha protegida. É uma unidade de alta velocidade. A operação é instantânea, cerca de 1 a 2 ciclos.

A segunda unidade protege o restante, 20% da linha protegida e 50% da linha adjacente mais curta. Esta zona de proteção é chamada segunda zona de proteção. O dispositivo de zona dupla funciona após um certo atraso. Seu tempo de operação é de 0,2 a 0,5 segundos.

A terceira unidade serve como backup para a linha adjacente. A configuração desta unidade inclui a primeira linha, que é a linha protegida mais a segunda linha mais longa mais 25% da terceira linha. O tempo de operação do relé é de 0,4 a 1 segundo.

Por razões de custo e devido ao espaço limitado disponível no painel de relés, hoje apenas uma unidade de medição é utilizada para todas as três zonas de proteção. A unidade de tempo determina as configurações de distância para as zonas II e III. A distância temporal gradual Características dos relés de impedância são mostrados na figura.

A_1, A_2, e um₃ são os tempos de funcionamento dos relés das zonas 1, 2 e 3 colocados em A. Da mesma forma B₁b₂e B₃ são os tempos ativos para os relés das zonas 1, 2 e 3 com classificação B.