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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
Seção 3. Proteção e automação Proteção do relé. Proteção de linhas aéreas em redes com tensão de 110-500 kV com neutro efetivamente aterrado
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Regras para a instalação de instalações elétricas (PUE) 3.2.106. Para linhas em redes de 110-500 kV com neutro efetivamente aterrado, devem ser fornecidos dispositivos de proteção de relé contra faltas multifásicas e faltas à terra. 3.2.107. As proteções devem ser equipadas com dispositivos que bloqueiem sua ação durante oscilações, caso sejam possíveis oscilações ou movimentos assíncronos na rede, durante os quais são prováveis operações excessivas de proteção. É permitido realizar proteção sem dispositivos de bloqueio se for ajustado contra oscilações no tempo (cerca de 1,5-2 s). 3.2.108. Para linhas de 330 kV e superiores, a proteção deve ser fornecida como principal, atuando sem demora em caso de curto-circuito em qualquer ponto da área protegida. Para linhas com tensão de 110-220 kV, a questão do tipo de proteção principal, incluindo a necessidade de utilização de proteção que atue sem demora durante um curto-circuito em qualquer ponto da área protegida, deve ser resolvida levando em consideração principalmente o requisito para manter a estabilidade do sistema de energia. Além disso, se, de acordo com os cálculos de estabilidade de operação do sistema de potência, outros requisitos mais rigorosos não forem impostos, pode-se aceitar que o requisito especificado, via de regra, é satisfeito quando curtos-circuitos trifásicos, nos quais o tensão residual nos barramentos de usinas e subestações está abaixo de 0,6-0,7 Unom, desliga sem retardo. Um valor de tensão residual mais baixo (0,6 Unom) pode ser permitido para linhas de 110 kV, linhas menos críticas de 220 kV (em redes altamente ramificadas onde a energia aos consumidores é fornecida de forma confiável por vários lados), bem como para linhas mais críticas de 220 kV em casos onde quando o curto-circuito em questão não leva a uma rejeição significativa de carga. Na escolha do tipo de proteção instalada nas linhas de 110-220 kV, além da exigência de manutenção da estabilidade do sistema de potência, deve-se levar em consideração: 1. Nas linhas de 110 kV e superiores que se estendem da usina nuclear, bem como em todos os elementos da rede adjacente, nos quais, durante curtos-circuitos multifásicos, a tensão residual de sequência positiva no lado de tensão mais alta da energia nuclear as unidades da usina podem diminuir para mais de 0,45 do valor nominal, redundância de proteções de alta velocidade com atraso não superior a 1,5 s levando em consideração a ação da falha do disjuntor. 2. As falhas, cujo desligamento com atraso pode levar à interrupção do funcionamento de consumidores críticos, devem ser desligadas sem atraso (por exemplo, falhas em que a tensão residual nos barramentos das usinas e subestações irá estar abaixo de 0,6 Unom, se seu desligamento com atraso de tempo puder levar à autodescarga devido a uma avalanche de tensão, ou danos com tensão residual de 0,6 Un ou mais, se desconectá-los com atraso de tempo puder levar à interrupção da tecnologia ). 3. Caso seja necessário realizar o religamento automático de alta velocidade, uma proteção de alta velocidade deve ser instalada na linha, garantindo que a linha danificada seja desconectada sem retardo em ambos os lados. 4. Ao desconectar com retardo de falhas com correntes várias vezes superiores à corrente nominal, é possível um superaquecimento inaceitável dos condutores. É permitida a utilização de proteção de alta velocidade em redes complexas e na ausência das condições acima, se for necessário para garantir a seletividade. 3.2.109. Ao avaliar o atendimento dos requisitos de estabilidade, com base nos valores de tensão residual conforme 3.2.108, é necessário orientar-se pelo seguinte: 1. Para uma única conexão entre usinas ou sistemas de energia, a tensão residual especificada em 3.2.108 deve ser verificada nas barras das subestações e usinas incluídas nesta conexão, com curto-circuito nas linhas que se estendem a partir dessas barras, exceto para as linhas que formam a ligação; para uma única ligação contendo parte dos trechos com linhas paralelas - também com curto-circuito em cada uma dessas linhas paralelas. 2. Havendo diversas conexões entre usinas ou sistemas de energia, o valor da tensão residual especificado em 3.2.108 deve ser verificado nas barras apenas das subestações ou usinas onde essas conexões estão conectadas, em caso de curto-circuito nas ligações e nas demais linhas alimentadas por esses barramentos, bem como nas linhas alimentadas por barramentos de subestações de comunicação. 3. A tensão residual deve ser verificada durante um curto-circuito no final da zona abrangida pelo primeiro estágio de proteção no modo de disparo de falta em cascata, ou seja, após o disparo do disjuntor do extremo oposto da linha pela proteção sem tempo atraso. 3.2.110. Em linhas simples com alimentação unidirecional de faltas polifásicas, a proteção de corrente de passo ou proteção de corrente e tensão de passo deve ser instalada. Se tais proteções não atenderem aos requisitos de sensibilidade ou velocidade de desligamento de falta (ver 3.2.108), por exemplo, nas seções principais, ou se isso for aconselhável com base na condição de coordenar a proteção de seções adjacentes com a proteção de seção em questão, deve ser fornecida proteção de distância gradual. Neste último caso, recomenda-se utilizar o corte de corrente sem retardo como proteção adicional. Como regra, a proteção de sequência zero direcional ou não direcional de corrente de passo deve ser fornecida contra faltas à terra. A proteção deve ser instalada, via de regra, apenas nos lados de onde a energia pode ser fornecida. Para linhas que consistem em várias seções consecutivas, para fins de simplificação, é permitido usar proteção não seletiva de corrente e tensão escalonada (contra faltas multifásicas) e proteção escalonada de corrente de seqüência zero (contra faltas à terra) em combinação com dispositivos de religamento sequencial . 3.2.111. Em linhas únicas com alimentação de dois ou mais lados (este último em linhas com ramais), com e sem conexões de bypass, bem como em linhas incluídas em rede em anel com um ponto de alimentação, deve haver proteção contra curto-circuitos multifásicos distância é aplicada proteção (principalmente de três estágios), usada como backup ou primária (esta última - apenas em linhas de 110-220 kV). Como proteção adicional, recomenda-se utilizar um corte de corrente sem retardo. Em alguns casos, é permitido utilizar um corte de corrente para atuação em caso de conexão errônea a um curto-circuito trifásico no local onde a proteção está instalada, quando o corte de corrente realizado para operação em outros modos não satisfaz o requisito de sensibilidade (ver 3.2.26). Como regra, a proteção de sequência zero direcional ou não direcional de corrente de passo deve ser fornecida contra faltas à terra. 3.2.112. Como principal proteção contra faltas multifásicas na extremidade receptora das seções principais de uma rede em anel com um ponto de alimentação, recomenda-se o uso de proteção direcional de corrente de estágio único; em outras linhas simples (principalmente 110 kV), em alguns casos é permitida a utilização de proteção de corrente escalonada ou proteção de corrente e tensão escalonada, tornando-as direcionais se necessário. A proteção geralmente deve ser instalada apenas nos lados dos quais a energia pode ser fornecida. 3.2.113. Em linhas paralelas alimentadas em dois ou mais lados, e na extremidade alimentadora de linhas paralelas alimentadas em um lado, a mesma proteção pode ser usada nas linhas individuais correspondentes (ver 3.2.110 e 3.2.111). Para acelerar a desconexão de faltas à terra e, em alguns casos, faltas entre fases em linhas com alimentação bilateral, proteção adicional pode ser usada para controlar a direção da alimentação em uma linha paralela. Esta proteção pode ser implementada na forma de uma proteção de corrente transversal separada (com a inclusão de um relé para corrente de seqüência zero ou correntes de fase) ou apenas na forma de um circuito de aceleração das proteções instaladas (corrente de seqüência zero, corrente máxima , distância, etc.) com potência de controle de direção em linhas paralelas. Para aumentar a sensibilidade da proteção de seqüência zero, é possível prever a retirada de operação de seus estágios individuais quando o disjuntor de linha paralela estiver desconectado. A proteção diferencial direcional transversal geralmente deve ser fornecida na extremidade receptora de duas linhas de alimentação paralelas de terminação única. 3.2.114. Se a proteção de acordo com 3.2.113 não atender aos requisitos de velocidade (ver 3.2.108), como proteção principal (ao operar duas linhas paralelas) na extremidade de alimentação de duas linhas paralelas de 110-220 kV com alimentação unidirecional e em duas linhas paralelas de 110 kV com alimentação bidirecional, a proteção direcional diferencial transversal pode ser usada principalmente em redes de distribuição. Neste caso, no modo de operação de uma linha, bem como como backup na operação de duas linhas, é utilizada a proteção conforme 3.2.110 e 3.2.111. É possível ativar esta proteção ou seus estágios individuais pela soma das correntes de ambas as linhas (por exemplo, o último estágio da proteção de corrente de seqüência zero) para aumentar sua sensibilidade a danos em elementos adjacentes. É permitida a utilização de proteção direcional diferencial transversal adicional à proteção de corrente escalonada de linhas paralelas de 110 kV para reduzir o tempo de desligamento de falta nas linhas protegidas nos casos em que, conforme condições de velocidade (ver 3.2.108), seu uso não é obrigatório . 3.2.115. Se a proteção de acordo com 3.2.111 - 3.2.113 não atender ao requisito de velocidade (ver 3.2.108), a proteção diferencial longitudinal e de alta frequência deve ser fornecida como proteção principal de linhas simples e paralelas com fonte de alimentação bilateral . Para linhas de 110-220 kV, recomenda-se realizar proteção básica utilizando bloqueio de alta frequência de distância e proteção direcional de sequência zero de corrente, quando apropriado devido a condições de sensibilidade (por exemplo, em linhas com ramais) ou simplificação de proteção. Caso seja necessária a instalação de um cabo especial, a utilização de proteção diferencial longitudinal deverá ser justificada por um cálculo técnico e econômico. Para monitorar a capacidade de manutenção dos fios de proteção auxiliares, devem ser fornecidos dispositivos especiais. Nas linhas 330-350 kV, além da proteção de alta frequência, deve ser prevista a utilização de dispositivo para transmissão de sinal de disparo ou permissivo de alta frequência (para acelerar a ação da proteção de backup escalonada), caso este dispositivo seja fornecido para outros fins. Nas linhas de 500 kV é permitido instalar o dispositivo especificado especificamente para proteção de relés. É permitida nos casos em que seja exigido pelas condições de velocidade (ver 3.2.108) ou sensibilidade (por exemplo, em linhas com ramais), a utilização de transmissão de sinal de trip para acelerar a ação da proteção de degrau de 110- Linhas de 220 kV. 3.2.116. Ao realizar a proteção básica de acordo com 3.2.115, o seguinte deve ser usado como backup:
Em caso de desativação de longo prazo da proteção principal especificada em 3.2.115, quando esta proteção for instalada de acordo com o requisito de desconexão rápida da falta (ver 3.2.108), é permitido fornecer aceleração não seletiva de backup proteção contra curto-circuitos entre fases (por exemplo, com controle das sequências de valores de tensão direta). 3.2.117. As principais proteções, estágios de alta velocidade da proteção de backup contra faltas multifásicas e os elementos de medição do dispositivo de religamento automático para linhas de 330-350 kV devem ter um projeto especial que garanta seu funcionamento normal (com os parâmetros especificados) sob condições de intenso processos eletromagnéticos transitórios e condutividade capacitiva significativa das linhas. Para este efeito deverá ser fornecido o seguinte:
Ao ligar a proteção de alta velocidade para a soma das correntes de dois ou mais transformadores de corrente, caso seja impossível atender aos requisitos de 3.2.29, recomenda-se tomar medidas especiais para evitar a operação desnecessária da proteção no caso de danos externos (por exemplo, endurecimento da proteção) ou instale um conjunto separado de transformadores de corrente no circuito de linha para alimentar a proteção. Nas proteções instaladas em linhas 330-500 kV equipadas com dispositivos de compensação capacitiva longitudinal, devem ser tomadas medidas para evitar o funcionamento excessivo da proteção em caso de danos externos causados pela influência destes dispositivos. Por exemplo, podem ser usados relés de direção de potência de seqüência negativa ou transmissão de sinal de habilitação. 3.2.118. No caso de utilização de OAPV, os dispositivos de proteção de relés devem ser projetados de forma que: 1) no caso de faltas à terra de uma fase, e em alguns casos também no caso de faltas entre duas fases, apenas uma fase foi desconectada (seguida de sua reconexão automática); 2) em caso de religação malsucedida devido aos danos especificados na cláusula 1, uma ou três fases foram desconectadas, dependendo se estava prevista ou não uma operação monofásica de longo prazo da linha; 3) em caso de outros tipos de danos, a proteção atuou na desconexão de três fases.
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