Painel móvel de proteção para linhas de transmissão

nov, 2017

Instalação tem o objetivo de facilitar a manutenção e garantir confiabilidade e segurança para o sistema elétrico

Com o passar dos anos, houve um aumento significativo no carregamento das subestações de transmissão e distribuição de energia elétrica, mas em vários casos não houve uma “modernização” destas subestações, principalmente, no quesito de proteção e controle. Existem subestações que possuem relés de proteção de décadas passadas e que ainda estão em funcionamento como relés eletromecânicos e eletrônicos, observados nas Figuras 1 e 2.

Figura1e2 - Aula prática

Esses relés possuem componentes que, com o passar dos anos, acabaram perdendo suas características originais, fabricantes deixaram de existir e a manutenção destes ficou cada vez mais difícil de ser realizada.

O projeto surgiu a partir das dificuldades encontradas na hora de se realizar a manutenção preventiva e corretiva da proteção, assim como o processo de retrofit (substituição de um equipamento por outro mais moderno). Assim, este trabalho tem o objetivo de facilitar a manutenção dos técnicos e engenheiros de campo, garantindo confiabilidade e segurança ao sistema e, principalmente, diminuição significativa do tempo de manutenção emergencial e impedimento da linha de transmissão devido a defeitos nos painéis e relés de proteção.

Houve a necessidade de um pequeno investimento para compra do painel de proteção e seus componentes, além do relé de proteção digital. Este painel de proteção móvel pode ser deslocado e instalado em qualquer subestação, necessitando apenas do lançamento e da ligação de alguns cabos que realizam a medição de tensão e corrente, além do comando do(s) disjuntor(es) que ele estará atuando.

Desenvolvimento

A seguir apresentamos como o painel foi montado e testado e também um exemplo real de sua instalação.

Montagem do painel

A princípio, a ideia original era a montagem de um painel pequeno e leve que pudesse ficar exposto ao tempo se preciso, algo com fácil instalação e que pudesse ser ligado em qualquer subestação de nossa regional. Então, foram analisados quais seriam os componentes necessários para atender a toda essa filosofia de proteção existente e também no que diz respeito ao controle e supervisão remotos.

A partir daí foi feito o projeto elétrico em que constam todos os pontos de conexão com réguas, links, chaves, disjuntores para alimentação e relés (auxiliares e do principal), assim como foi escolhido um painel que comportasse tais componentes.

Para este projeto em particular escolhemos o relé de proteção de distância 7SA631 da Siemens, que possui as funções 21, 50/51, 67 e 79 da tabela ANSI.

Finalmente foram feitas a fixação dos componentes e a fiação para conexão entre os mesmos.

Exemplo de instalação

A SE Usina Pinhal (Figura 11) é uma subestação elevadora e de transmissão e tem como fonte dois geradores provenientes da Usina Pinhal que alimentam um transformador de 6.9 kV/138 kV com potência de 10 MVA e duas linhas de transmissão – Eloy Chaves e Barreiro – que são interligadas por uma barra de operação de 138 kV e disjuntores. É uma subestação automatizada e supervisionada pelo sistema atual da CPFL (Figura 12).

A subestação possui uma casa de controle onde ficam os painéis e os relés de proteção tanto do transformador quanto das linhas de transmissão. Pelas Figuras 13 e 14 pode-se observar que ainda não é uma SE digitalizada, possui chaves para comando dos disjuntores, medidores de tensão, corrente e potência analógicos e relés de proteção eletrônicos.

 

Descrição da ocorrência

No dia 18/02/2014, fomos informados que houve o desligamento do disjuntor 52-5 (LT Barreiro) da SE Usina Pinhal por atuação da proteção de distância – relé 21, e que o mesmo não parava ligado. A equipe de linhas de transmissão havia percorrido a LT e não tinha encontrado nada. Toda vez que o disjuntor era ligado, após algum tempo, o relé 21 gerava um trip indicando zona 3.

O Centro de Operação do Sistema (COS) da CPFL notou que toda vez que era colocada uma carga acima de 9,5 MVA, passando pelo disjuntor 52-5, o relé 21 operava.

 

Verificação in loco

Na subestação para verificar o ocorrido e o relé de proteção, ao realizar os ensaios no relé de proteção, foi verificado que o mesmo não estava gerando trip nas zonas 1 e 2 fase C e

na zona 3 fases A e C. Neste relé, a zona 3 é que dá permissão para trip nas demais zonas, logo descobrimos que o relé não estava medindo a corrente que passava na fase C, gerando um desequilíbrio na corrente de neutro devido às correntes passantes nas fases A e B que fazia com que o relé operasse erroneamente para uma carga acima de 9,5 MVA.

O relé de proteção era um DI na Inepar – Figuras 15 e 16 –, eletrônico já com aproximadamente 20 anos de uso, que havia passado por manutenção preventiva em outubro de 2013.

Resolução

Uma vez constatado o problema conforme descrito anteriormente, foi verificado se havia algum relé deste modelo, mas não havia. Então, decidiu-se pela instalação do painel de proteção móvel de linhas de transmissão.

Realizamos então a instalação conforme diagramas de ligação das Figuras 7, 8, 9 e 10.

A montagem final pode ser observada nas Figuras 3, 4, 5 e 6.

Com a instalação, foi possível normalizar o sistema e permitir o início do processo de licitação para retrofit do painel e relés antigos, o que demanda certo tempo e isolamento do painel velho.

Podemos considerar o tempo para todo o processo (deslocamento para SE, ensaios no relé, transporte do painel móvel, instalação e testes com o mesmo) de dois dias úteis.

 

Conclusões

Projeto de simples aplicação, com excelente relação custo-benefício e muita eficiência no que se propõe: praticidade e agilidade para a equipe de manutenção, além da confiabilidade e

segurança para o sistema elétrico.

Temos aplicado esta solução para casos semelhantes, em que linhas de transmissão não podem ficar desligadas, seja por demanda, seja por multas contratuais – pela impossibilidade de gerar e transmitir por um problema na linha de transmissão ou nos equipamentos de proteção que compõem a mesma.

Por questões de planejamento e gestão de riscos, atualmente, existem dois destes painéis, ficando mais preparados para as atividades corretivas e emergenciais que possam acontecer.


Referências bibliográficas

  • Carga de demanda SE/CO. Acesso em 15/04/2014, disponível em:

http://www.ons.org.br/historico/carga_propria_de_demanda_out.aspx

  • P&D – Revista Pesquisa e Desenvolvimento. p.11. Acesso em 15/04/2014, disponível em:

http://www.aneel.gov.br/biblioteca/downloads/livros/Revista%20P&D_05.pdf


*Marcelo Scabora é técnico em Eletrotécnica e engenheiro eletricista, com pós-graduação em Proteção de Sistemas Elétricos. Trabalha como engenheiro de serviços da transmissão na CPFL, regional Sudeste – Campinas (SP).

Carlos Eduardo Borges é técnico em Eletrotécnica e administrador. Trabalha há 33 anos na CPFL, exercendo, atualmente, o cargo de Técnico de Proteção e Automação III, na regional Sudeste – Campinas (SP).

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