proteção em sistemas de energia, Notas de aula de Engenharia Elétrica

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Introdução à Proteção de

Sistemas de Distribuição

Prof. Dr. Eng. Paulo Cícero Fritzen

Proteção de Sistemas de

Distribuição de Energia Elétrica

APRESENTAÇÃO Esta Disciplina tem como objetivo:

• Apresentar recomendações de ordem prática sobre a aplicação de dispositivos de proteção contra sobrecorrentes (em sistemas de distribuição trifásicos);
• Dispositivos tais como:
  • religadores
  • seccionadores
  • relés
  • elos fusíveis em suas várias combinações.

INTRODUÇÃO Classificação de um SEP Estações de Geração Subtransmissão 69 - 169 kV Distribuição Primária 4 - 35 kV Distribuição Secundária 120 - 240 V

 Dentre as etapas de produção, transmissão e distribuição de energia, o sistema de distribuição mostra-se o mais vulnerável à ocorrência de distúrbios geradores de interrupções no fornecimento. Isso se deve ao fato da proximidade com os centros urbanos, extensão dos alimentadores e à características aérea de instalação dos condutores. A rede de distribuição é bastante ampla, já que a energia é entregue aos consumidores concentrados em cidades, em subúrbios e em regiões muito distantes. Poucos lugares no mundo industrializado não recebem energia de um sistema de distribuição prontamente disponível. Os sistemas de distribuição são encontrados ao longo de ruas e estradas. Em meios urbanos eles podem ser subterrâneos ou aéreos sendo que em alguns casos podem ser de forma mista, já em meios rurais, eles são totalmente aéreos.

 Os consumidores são afetados por vários tipos de distúrbios nos sistemas de distribuição, tais como:

• sobretensões provocadas por surtos de manobras
• descargas atmosféricas
• problemas estruturais da rede
• problemas de natureza térmica
• atos de vandalismo
• curto-circuito.

8 Descargas atmosféricas: uma das principais causas de faltas nos Sistemas de Distribuição. Sistema de Distribuição Exposto aos Agentes Externos

Pessoas (Vandalismo) Sistema de Distribuição Exposto aos Agentes Externos

Contaminação Sistema de Distribuição Exposto aos Agentes Externos

Dentre os problemas citados anteriormente os efeitos das correntes de curto-circuito (térmicos e dinâmicos) são os que trazem mais prejuízos ao sistema elétrico. Uma boa coordenação dos dispositivos de proteção de sobrecorrente é um fato essencial para a manutenção da confiabilidade e a integridade do sistema elétrico de distribuição.

14 As faltas mais comuns e nocivas nas linhas são os curtos-circuitos, ou faltas transversais. Durante essas faltas, há o contato de dois pontos da linha com potencial diferente. Isso inclui a estrutura de suporte da linha.

Exemplo de Sistema de Distribuição

• Os números do diagrama acima mostram os nós onde deseja-se as correntes de curto-circuito com a finalidade de coordenação do sistema.

17 Proteção dos Sistemas de Distribuição

• A proteção do sistema de distribuição inclui a proteção de todos os elementos do sistema de distribuição. Subestação de Distribuição Transformador de Potência; Barramento. Alimentadores Transformadores de Distribuição Banco de Capacitores Reguladores

A necessidade de otimizar a aplicação de investimentos, tem servido como estímulo para inúmeras pesquisas, tais como: alocação de dispositivos de proteção no alimentador e ramais de distribuição, automatização do estudo de coordenação e seletividade, monitoramento remoto com ajustes adaptativos em tempo real, e desenvolvimento de relés eletrônicos multifuncionais, com capacidade de englobar inúmeras funções de proteção em único (e compacto) dispositivo. A velocidade da evolução da tecnologia neste aspecto, não libera o profissional de proteção de alguma forma da necessidade de conhecer profundamente aspectos relativamente básicos de proteção de sistemas de distribuição. Isso se deve ao fato de que, no âmbito da engenharia elétrica, a engenharia de proteção não se mostra necessariamente uma ciência exata, mas sim como uma filosofia.

O problema de maior prioridade para as companhias de energia elétrica está relacionado à confiabilidade no fornecimento, uma vez que tradicionalmente, os níveis de confiabilidade são definidos através de normas reguladoras. No Brasil, a ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica, órgão do governo federal responsável por regular e fiscalizar a atuação das concessionárias, estabelece os indicadores de continuidade, métricas da qualidade do fornecimento de energia, apuradas nos períodos mensal, trimestral e anual.