PSE - Aula 01- Introdução à Proteção de Sistemas Elétricos

oi oi pessoal eu sou professor Thales e bem-vindos a disciplina de proteção de sistemas elétricos hoje nós vamos fazer uma breve introdução em relação a essa disciplina eu inicio essa aula fazendo uma pergunta o que seria é um sistema de proteção então nós sabemos que os componentes elétricos no sistema de potência né do Sepe devem ser sempre protegidos contra os curto-circuitos ou condições anormais de operação então sempre vai ocorrer esses eventos é praticamente impossível evitá-los em uma rede tão extensa e tão grande como a brasileira então não ocorrência desses eventos é necessário que a parte atingida seja rapidamente isolada do restante da rede elétrica de forma a evitar os danos materiais e restringe a sua a função no sistema eu preciso conter aquele dano contei aquela falha para que ela não passe para os demais componentes adjacentes essa função é desempenhada pelo sistema de proteção ela que vai identificar o problema e ela que vai acionar os elementos necessários para isolar o problema e o sistema elétrico abrange uma vasta área que está sujeita a constantes perturbações que são causados por fenômenos naturais como uma descarga atmosférica condições ambientais adversas durante uma tempestade por exemplo falhas de equipamentos o que pode ocorrer ou por ações humanas inapropriados aqui só para vocês terem uma noção é parte do SIM Sistema interligado Nacional tão vocês podem notar que várias linhas de transmissão em vermelho em amarelo e esse mapa geoelétrico é fornecido pelo o INSS operador Nacional do sistema elétrico então é uma como nós podemos observar aqui é uma vasta área em que somente é um raio por exemplo uma descarga atmosférica pode ir para que tá todo o Sistema interligado Nacional Ah e por esse motivo o sistema de proteção deve ser muito bem parametrizado muito bem estudado para que no a ocorrência desses defeitos ela restringe o dano a somente aquela águia para entendermos melhor a importância de uma correta parametrização do sistema de proteção nós vamos estudar o caso que ocorreu no Brasil em 21 de março de 2018 que aconteceu nesse caso um grande blackout vou iniciar aqui essa esse estudo por meio desse vídeo de uma entrevista com o diretor do INSS na época pela atuação do nosso entendimento indevida de um disjuntor na subestação de chuva causada pela instalação de uma O que são Ingrid Souza some mais claro que aconteceu Essa é só isso a proteção ela foi ajustada para atuar uma corrente de 4. 000 amperes e a programação normal previa uma corrente superior aos 4. 000 amperes obviamente quando essa programação foi implementada por comando do do operador nacional esse disjuntor atuou interrompendo o fluxo da da potência separando os sistemas então o norte ficou com excesso de geração do Nordeste e o resto do sistema trocou o falta de geração ou com excesso de carga esse origem de toda a causa de tudo tudo descobri que nós tivemos a partir daí nós tivemos Então por atuações E aí correta de proteção uma separação dos sistemas norte nordeste e Sul Sudeste centro-oeste e o motivo por essa situação dessa proteção ou uma preservação do Sul Sudeste centro-oeste mas infelizmente o norte foi a blackout e o nordeste mais tarde foi abrir a calça também então isso que aconteceu na Naquela tarde e e como nós podemos observar na fala do diretor do INSS a falha ocorreu por parametrização um correta do sistema de proteção lá na subestação de xingou Isso impactou um grande blackout em que todos esses estados do Brasil que estão em vermelho cortar energia em todas as cidades então foi o blackout geral e em vermelho mais claro ali eu nós temos uma foto de energia pontual por meio da atuação doer aqui que é o esquema Regional de alívio de carga aqui eu vou mostrar para vocês o processo de atuação dos disjuntores das proteções após a ocorrência da falha lá na subestação de Chico xingou Então as 15:48 ocorre a atuação do disjuntor que liga Xingu a Estreito né uma linha de porte corrente contínua a linha né de corrente contínua que sai lá do solicitação do Xingu e vai até Estreito Lembrando que a essa falha ocorreu devido a parametrização incorreta da proteção dessa linha de transmissão após a atuação dessa dessa proteção da linha em abril a linha em Serra da Mesa após 888 1.

200 devido ao excesso de carga que estava sendo transmitida para das do Nordeste né para o Sudeste e após 948 milissegundos da ocorrência aconteceu também Outra abertura de galinha na subestação presidente do tran o e finalmente aqui é a subestação Ribeiro Gonçalves abriu também a sua linha de transmissão que escoará a energia do Nordeste para a região norte e finalmente aqui uma a separação da região norte ocorre com a abertura da linha e 343 230kv após 1,13 segundos da ocorrência da falha né da subestação do Xingu o e Finalmente né a região Nordeste ela também ela é isolada do restante do sistema com a abertura da subestação em Bom Jesus da Lapa 2 e as linhas de 230 kv nesse ponto aqui nós temos a região norte e Nordeste isoladas e todas elas isoladas do restante do subsistema Sul sudeste centro-oeste bom então como já pode ser observado né as a principal causa o que iniciou todo esse processo foi a abertura do disjuntor que impediu que energia da hidrelétrica fosse escoada pelo pipolo então no disjuntor foi instalada uma proteção de sobrecorrente regulada para 4. 000 caracteres falou abaixo da corrente nominal do equipamento que está muito incorreto o que fez com que ele abrisse quando o fluxo da linha chegou próximo a quatro mil megawatts isso quem falou foi o diretor-geral do INSS né Aqui nós vamos analisar por região mais algumas causas para levar as regiões ao blackout Total tão MS verificou ainda que o sistema especial de proteção SP CEP não atuou desligando as máquinas da usina de Belo Monte com aperto pipolo uma vez que a sua e foi atualizada para considerar o acionamento do disjuntor com isso a frequência chegou no valor muito alto de 70 raps devido a esse excesso muito grande de geração principalmente né vindo lá da usina de Belo Monte dessa forma a região ficou com excesso de geração provocando sobretensão nas linhas de transmissão e se eu consequentemente né no seu consequente desligamento os fatos levaram ao blackout total na região norte analisando a região Nordeste no momento da ocorrência essa região recebia 2879 megawatts da região norte então estava a região Nordeste estava com deste geração e esse essa falta de geração estava vindo da região norte com a perda da interligação como nós podemos observar anteriormente o Nordeste ficou com uma carga maior que a geração o que ocasionou uma queda na frequência dos eu conheço observarão essa queda na sua frequência e consequentemente ele acionou o air aqui é o esquema Regional de alívio de carga que ele atua em estágios nesse caso ele atuou em cinco estágios removendo 25 porcento da carga e voltando a frequência para 60 Hertz até então está tudo correto retirou parte da carga mas o sistema ainda está funcionando ainda 75 por cento do sistema está de pé e como nós podemos observar aqui ó nesse gráfico de frequência no tempo no momento anterior à ocorrência né Essa frequência estava bem próximo ali de 60 Hertz na ocorrência do defeito e a consequentemente né a separação da região norte nordeste a frequência tendeu a cair e Aqui começou a atuação do Iraque à medida que a frequência caindo o eraque aliviando a carga de forma a retornar essa frequência para um valor bem próximo de 60 hertz O porém o que que aconteceu duas unidades geradoras da hidrelétrica de Paulo Afonso saíram com a frequência estabilizada ou seja aconteceu aqui um problema novamente de parametrização dos da proteção isso aconteceu devido a uma descoordenação da sua proteção depois da remoção dessas unidades a frequência que era novamente para 57,3 Hertz e devido a uma paralisação e agora correta né com a frequência abaixo de 58,5 Hertz por mais de 10 segundos atuou a proteção das de várias usinas térmicas retirando todas essas usinas térmicas do sistema e levando Nordeste a Blackout e aqui nós podemos observar no tempo o gráfico completo Então até então os sistemas voltou para 60 Hertz com atuação doer aqui em 5 estágios aqui e aconteceu o desligamento de uma máquina de Paulo Afonso aqui ocorreu o desligamento da segunda máquina de Paulo Afonso fazendo com que a minha frequência fica abaixo de 58,5 Hertz Lembrando que essa atuação aqui dessas duas máquinas foi incorreta de vida diz coordenação da proteção com essa frequência abaixo 58,5 Hertz durante um período de maior de e 10 segundos várias hidrelétricas RR várias terna elétricas saíram fazendo com que o sistema entrassem em colapso e aqui olha nós vamos analisar consequência no restante das regiões a região centro-oeste Sudeste e Sul nesse caso houve também a atuação do ar aqui né com corte d3665 megawatts o que é cinco por cento do total no sistema A então nós podemos observar aqui no que no momento da ocorrência aconteceu a queda da frequência e Aqui começou a atuar o ar aqui então a frequência mínima que chegou nesse subsistema foi de 58,4 e quatro Hertz e após atuação do air aqui no primeiro estágio né quando a frequência fica abaixo de 58,5 retas é eu tenho o restabelecimento da minha frequência para o valor próximo de 60 Hertz mantendo o sistema em funcionamento passamos agora estudar algumas características gerais do sistema de proteção o delas são as falhas a origem das falhas do sistema elétrico são as falhas elas podem se distribuir de formar aproximada por meio dessas três formas aqui a principal delas que ocorrem 73 por cento das vezes é uma falha de vida natureza elétrica diversa por exemplo né uma queda de árvore ou então uma descarga atmosférica já em segundo lugar nós temos aqui falhas devido a erro de pessoal então por exemplo um erro de coordenação um erro de parametrização na proteção como aconteceu no blackout de 2018 é considerado falha devido a erro de pessoal e Finalmente nós temos falhas de atuação de relés e outros dispositivos automáticos com o valor de doze por cento das causas bom então de uma forma geral o que compõem o sistema de proteção ele como é composto do sistema de potência e esse sistema de potência ele é composto por barramentos transformadores linhas de transmissão cargas e assim por diante todos os elementos elétricos os dados elétricos do sistema de potência são adquiridos pelo PC e pelo TP Ok é esses dados Então vão ser transportados para o meu relé e o relé nada mais é do que o cérebro do meu sistema de proteção os ajustes são feitos dentro desse relé para que todos os parâmetros do sistema estejam corretos estejam dentro aqui do que aquilo do que a gente parametrizou caso algum parâmetro esteja fora o relê deve atuar em cima do disjuntor e remover aquela sessão do sistema de potência para que ele não danifique e não prejudique o restante do meu sistema e além desses equipamentos mencionados anteriormente também é necessário uma fonte de corrente contínua essa fonte de corrente contínua é fornecido por meio de uma bateria e essa bateria é carregada por meio de um retificador esse elemento é extremamente importante e necessário no caso de um blackout uma perda do City parte do sistema caso não tem energia do sistema eu preciso recorrer a meu sistema de baterias e para correta operação dos meus relés Alguns quisitos são necessários o primeiro deles é a confiabilidade né que está diretamente relacionado a fidedignidade e a segurança na sequência é a seletividade dos relés estão relacionadas às suas zonas de proteção e finalmente a velocidade de atuação desse remédio proteção sobre o primeiro aspecto que a confiabilidade né nada mais é do que o grau de certeza da atuação correta de um dispositivo qual ele foi projetado Então ele pode comportar de duas formas indesejadas ele pode no relé pode ter uma recusa de atuação ou seja ele não atua quando ele é seu estado ou ele pode atuar de forma incorreta ou seja ele atua quando ele não é solicitado o meu relé dito fidedigno quando ele opera corretamente para todos os tipos de falta para quais ele foi projetado já ele é dito seguro quando tem certeza que o relevo não opera para qualquer tipo de falta então na sequência vou mostrar alguns exemplos de perda de fidedignidade e perda de segurança não tem esse sistema esse sistema possui uma falta no meio de uma linha e essa falta ela vai ser sanada por alguns relés tá nós temos alguns relés aqui presentes na Barbie Aqui tem um relé 21 que o relé de distância da Barbie também o relé 21 na barra e um relé 21 na bacia nós vamos analisar esses casos Então se o sistema de proteção em a aqui nessa barra não opera por recusa de atuação ou seja ele deveria atuar para eliminar essa falta efe então e e de confiabilidade através através da perda de fidedignidade então a recusa a situação está diretamente ligado a fidedignidade nesse caso com o mesmo sistema nós temos outra situação aqui o relé 21 da Barra ele não vai atuar não porque por recusa de atuação mas porque o relé dá para ser atuou antes dele então o que aconteceu aqui foi o comprometimento da confiabilidade através da perda de segurança tão nesse caso aqui aconteceu a atuação do relé CD de forma desnecessária uma vez que o relé a barra aqui vai 21 da Barra deveria ter atuado de forma mais rápida tô passando agora para seletividade dos relés e comentando sobre as zonas de proteção à segurança do relé definido em termos das regiões de uma região do sistema de potência e essa região a Justamente que a gente chama de zona de proteção tá então é de acordo com a zona de proteção ele vai atuar ou não sobre uma falta o relé considerado o seguro nesse caso se ele responder somente as faltas dentro das suas zonas de proteção aqui eu mostro alguns comentários a respeito da zona de proteção então para garantir que todos os equipamentos de seus sistemas são totalmente cobertos eu tenho alguns quisitos necessários para traçar as nossas zonas de proteção então todos os equipamentos os todos os componentes do sistema de potência devem ser cobertos por pelo menos uma zona de proteção tá uma boa prática é assegurar que os componentes e não estão incluídos em pelo menos duas zonas de proteção Isso é uma boa prática não é necessariamente um requisito Ok o segundo.