Relé de proteção de barramento

2024年6月22日 Luciano Bertene

A principal função de um relé de proteção de barramento é detectar rapidamente correntes de falta que ocorrem dentro do sistema de barramento. Estes incluem curtos-circuitos, falhas à terra, sobrecorrentes e outras condições elétricas anormais. Quando o relé detecta uma falha, ele aciona rapidamente dispositivos de proteção, como disjuntores, para isolar a seção defeituosa do resto do sistema. Esta resposta imediata ajuda a evitar que a falha se espalhe e cause maiores danos, garantindo a segurança e fiabilidade de toda a rede de distribuição de energia.

A atual lei de proteção de barramentos de Kirchhoff

Os relés de proteção de barramentos baseiam-se essencialmente na lei das correntes de Kirchhoff, que afirma que a ajuda da corrente fornecida a qualquer nó deve ser igual à ajuda das correntes que fluem através dele.

A figura acima mostra o sentido da corrente de dois dispositivos conectados a um barramento semelhante no estado normal (sem falhas). Nesta ilustração, um dos dispositivos atua como alimentação do barramento e o outro atua como carga. Eles têm a mesma intensidade de corrente e direção oposta. Neste caso, a diferença de corrente através do relé diferencial é zero (ou seja, zero) e o relé é estável e não funciona.

Princípio e funcionalidade Relé diferencial

O princípio da proteção diferencial baseia-se no conceito de que a soma das correntes que entram em uma zona protegida deve ser igual à soma das correntes que saem desta zona. Este princípio é derivado da lei das correntes de Kirchhoff, que afirma que a soma algébrica das correntes em um nó de um circuito é zero.

Falhas externas no relé de proteção do barramento

Como funcionam os relés de proteção de barramento durante falhas externas: Os relés de proteção de barramento usam diversas técnicas para detectar e responder com eficácia a falhas externas. Seu princípio principal é a medição de sinais de corrente e tensão dentro da zona protegida. Quando ocorre uma falta externa, as correntes e tensões dentro do barramento são afetadas, fornecendo sinais que podem acionar as funções de proteção do relé.

Medição atual

Os relés de proteção de barramento monitoram continuamente as correntes que entram e saem do barramento. No caso de uma falha externa, é detectado um desequilíbrio nestas correntes. O relé compara a força e a direção dos ventos e inicia medidas de proteção se o desequilíbrio exceder um limite predefinido.

Medição de tensão

As medições de tensão também são cruciais para detectar falhas externas. Os relés de proteção do barramento monitoram os níveis de tensão nos terminais do barramento. Uma mudança abrupta ou queda de tensão indica o aparecimento de uma cicatriz superficial. O relé analisa a magnitude e a duração do distúrbio de tensão para confirmar a falta e acionar o esquema de proteção apropriado.

Localização e isolamento de falhas

Uma vez detectada uma falta externa, os relés de proteção de barramento usam algoritmos de localização de falta para determinar a localização da falta no sistema de potência. Esta informação ajuda a isolar a seção defeituosa do resto da rede abrindo os disjuntores apropriados. Ao isolar rapidamente a área em falha, o relé ajuda a minimizar o impacto da falha e facilita a restauração de partes não afetadas do sistema.

Este caso é comparável ao ponto saudável permeável. Aqui as duas correntes podem atingir valores muito elevados, mas ainda têm a mesma força e direção oposta. Portanto, o relé não funciona devido à corrente zero na bobina do relé diferencial conforme mostrado acima.

Erro interno no relé de proteção do barramento

Os relés de proteção de barramentos são componentes importantes dos sistemas de potência elétrica que detectam e corrigem falhas internas nos barramentos. Este artigo examina a natureza dos defeitos internos nos barramentos e como os relés de proteção os detectam e respondem efetivamente.

Noções básicas sobre falhas internas: Falhas internas em barramentos referem-se a defeitos que ocorrem dentro da zona protegida do próprio barramento. Esses erros podem ocorrer por vários motivos, como: B. devido a quebra de isolamento, curtos-circuitos entre condutores ou falhas de dispositivos no sistema de barramentos. Os defeitos internos representam um risco significativo para o barramento e para todo o sistema de energia. A sua detecção e isolamento atempados são cruciais para evitar danos e garantir a estabilidade do sistema.

No caso de erro interno mostrado na figura, existem duas situações esperadas:

O sistema não radial, ou seja, I2P, tem um valor diferente de zero. Neste caso, a corrente diferencial é suficiente (I1S+I2S), o que é suficiente para operar o relé e conectar todos os dispositivos.

O sistema de rediscagem, então I2P = 0

Neste caso, a corrente diferencial I1S é suficiente e este valor também é suficiente para operar o relé e desarmar todos os dispositivos conectados ao barramento.

Teoria de automação de estação

Observação:- Todos os transformadores de corrente do equipamento devem ter uma relação de tamanho de transformador constante. Se existirem condições completamente diferentes, devem ser utilizados transformadores de corrente adequados para compensar estas diferenças. Esses ajustes podem ser feitos internamente no relé (tap) ou externamente através de transformadores de corrente similares.

Existem diferentes tipos de relés de proteção diferencial de barramento. Também são considerados relés com baixa impedância e alta resistência elétrica. Existem algumas diferenças entre eles. No entanto, isso não é levado em consideração neste estudo.

Componentes de automação de estação

IEDs são dispositivos inteligentes que desempenham diversas funções em uma subestação. Esses dispositivos incluem relés de proteção, dispositivos de medição e controladores lógicos programáveis (CLPs). Os IEDs são equipados com sensores e funções de comunicação para coletar e transmitir dados ao sistema de automação da subestação.

Redes de comunicação:

As redes de comunicação são cruciais para a automação de subestações, pois facilitam a troca de dados entre diferentes IEDs e o sistema de controle central. Estas redes podem ser baseadas em protocolos como Ethernet, IEC 61850, DNP3 ou Modbus. Eles permitem monitoramento, controle e coordenação em tempo real de dispositivos dentro da subestação.

Sistema de controle central

O sistema de controle central serve como cérebro da automação da estação e é responsável por monitorar, analisar e controlar as operações da estação. Ele coleta dados de IEDs, realiza processamento e análise de dados e inicia ações apropriadas com base em lógica e algoritmos predefinidos. O sistema de controle fornece aos operadores uma interface de usuário para visualizar e interagir com os componentes e dados da estação.

Conclusão

Além disso, os relés de proteção de barramentos fornecem informações de diagnóstico valiosas que ajudam a identificar e corrigir falhas. Ao monitorar e analisar parâmetros elétricos, os operadores podem determinar rapidamente a localização e a natureza das falhas, permitindo trabalhos eficientes de manutenção e reparo. Esta abordagem proativa não só melhora a confiabilidade do sistema, mas também reduz os custos de manutenção e melhora o desempenho geral do sistema de barramentos.