Ajuste o Medidor SEL-734 para Proteção e Controle de Bancos de ...

GUIA DE APLICAÇÃO VOLUME III AG2004-03
Ajuste o Medidor SEL-734 para Proteção e
Controle de Bancos de Capacitores da Distribuição
Jeff Anderson e Michael Thompson
INTRODUÇÃO
O Sistema de Medição de Faturamento do SEL-734 propicia medição de faturamento com alta
precisão e medição da qualidade de energia para aplicações industriais e de empresas
concessionárias de energia elétrica. O SEL-734 possui as equações de controle SELOGIC ® ,
flexíveis e programáveis pelo usuário, que incluem funções matemáticas. As funções de controle
e medição são ideais para proteção e controle de bancos de capacitores.
O SEL-734 pode também executar o controle automático de bancos de capacitores. Este guia de
aplicação explica como configurar o SEL-734 para o controle automático baseado na tensão do
sistema e na hora do dia. O guia aborda também a programação do SEL-734 para gerar alarme ou
trip na presença de componentes harmônicos prejudiciais, usando as funções matemáticas
incorporadas nas equações de controle SELOGIC.
Um transformador de corrente no neutro de um banco de capacitores com conexão estrela
aterrada pode ser ligado na entrada de corrente IN do SEL-734. Usando as equações matemáticas
SELOGIC, essa grandeza analógica de corrente pode ser usada para detectar queima de fusíveis no
capacitor. Uma aplicação similar pode ser usada para um banco de capacitores com conexão
estrela dual não aterrada.
Figura 1: Diagrama Unifilar da Proteção e Controle de Banco de Capacitores SEL-734
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 1

CONFIGURAR O SEL-734 PARA CONTROLE AUTOMÁTICO
Controle Baseado na Tensão do Sistema
A lógica usada para o controle automático de bancos de capacitores consiste na simples
comparação de uma grandeza do sistema com dois valores limites ajustados. O exemplo usado
neste guia é baseado no controle de tensão. Entretanto, somente é necessário um mínimo de
esforço para substituir a tensão por outras grandezas do sistema, tais como VARs ou corrente, na
mesma lógica.
Para controlar o chaveamento de um banco de capacitores da distribuição baseando-se na tensão,
a tensão medida é comparada com uma faixa de tensão desejada definida por dois valores limites.
Quando a tensão cair abaixo do limite menor, o banco é chaveado, sendo ligado. Quando a tensão
subir a um valor superior ao do limite maior, o banco é chaveado, sendo desligado. Para este
exemplo, o limite da tensão baixa é ajustado em 90% da nominal e o limite da tensão alta é
ajustado em 110% da nominal. Os valores limites reais dos ajustes da tensão devem ser baseados
em um estudo do sistema para calcular a mudança esperada na tensão quando do chaveamento do
banco de capacitores. A tensão secundária nominal é estimada em 120 V fase-neutro. O número
de operações por dia é limitado em quatro, visando evitar que a lógica efetue o chaveamento
continuamente, ligando e desligando o banco se a tensão não puder ser estabilizada entre os
valores limites.
Nota:
Ao longo deste guia de aplicação, vamos mostrar o prompt dos ajustes seguido de
informações que você pode inserir. Essas informações incluem o ajuste, seguido do
significado do ajuste. Os dados que você inserir no medidor a partir de seu computador
são apresentados em negrito.
Primeiro, ajuste os valores limites e defina as variáveis de tensão:
EMV := 6
MV01 :=
MV02 :=
MV03 :=
MV04 :=
MV05 :=
MV06 :=
108 # LIMITE DA TENSAO BAIXA EM VOLTS SECUNDARIOS
132 # LIMITE DA TENSAO ALTA EM VOLTS SECUNDARIOS
VA_MAG # MAGNITUDE DA TENSAO DA FASE A
VB_MAG # MAGNITUDE DA TENSAO DA FASE B
VC_MAG # MAGNITUDE DA TENSAO DA FASE C
MINSM # MINUTOS APOS A MEIA-NOITE
Em seguida, compare as magnitudes de tensão com os limites. Programe a lógica para abrir ou
fechar automaticamente o banco se os limites forem ultrapassados por um valor de tempo
ajustado. A lógica inclui um intertravamento para evitar o fechamento durante cinco minutos após
uma operação de abertura. Isto é para permitir que a carga residual dos capacitores seja
descarregada. O tempo real necessário para descarregar os capacitores pode variar dependendo
dos parâmetros do sistema. Se todas as três tensões estiverem abaixo do valor limite de subtensão
de fase incorporado (determinado pelo ajuste 27P1P), a lógica é desabilitada:
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 2

ESV := 6
ESVT := 5
ESC := 1
Ajuste a lógica de fechamento.Ver Figura 2.
SV01 :=
SV02 :=
NOT (27A OR 27B OR 27C) # VERIFICA A TENSAO BOA
(MV03 < MV01 OR MV04 < MV01 OR MV05 < MV01) AND NOT
SV05T AND NOT SC01QU AND SV01 # COMPARA AS TENSOES
DE FASE COM O LIMITE MENOR AO MESMO TEMPO EM QUE
SUPERVISIONA A TENSAO E O CONTADOR. AJUSTE O TEMPO
DE PICKUP EM 5 SEGUNDOS E O TEMPO DE “DURACAO DO
TRIP” EM 0,5 SEGUNDO
SV02PU := 5.000
SV02DO := 0.500
OUT101 :=
SV02T # LIGA O BANCO DE CAPACITORES
Aguarde cinco minutos após a abertura para que o capacitor descarregue:
SV04 :=
R_TRIG SV03T # DETECCAO DE OPERACAO DE ABERTURA DA
CHAVE
SV04PU := 0.000
SV04DO := 250.000
SV05 :=
SV04T
SV05PU := 0.000
SV05DO := 50.000
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 3

Figura 2: Lógica de Fechamento por Controle de Tensão
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 4

Limite o número de operações de fechamento a quatro por dia. Ver Figura 3:
SC01PV := 4
SC01R :=
R_TRIG SV06 # RESETA NA ATIVACAO DE SV06
SC01LD := 0
SV01CU :=
R_TRIG SV02T # DISPARA O CONTADOR NA OPERACÃO DE
FECHAMENTO DA CHAVE
SC01CD := 0
SV06 :=
MV06 = 1 # RESETA O CONTADOR TODA NOITE AS 00:01 H
(12:01 AM)
Figura 3: Lógica do Contador do Número Máximo de Operações Por Dia
Ajuste a lógica de abertura. Ver Figura 4:
SV03 := MV03 > MV02 OR MV04 > MV02 OR MV05 > MV02 #
COMPARA AS TENSOES DE FASE COM O LIMITE MAIOR
SV03PU := 5.000
SV03DO := 0.500
OUT102 :=
SV03T # DESLIGA O BANCO DE CAPACITORES
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 5

Figura 4: Lógica de Abertura por Controle de Tensão
Quando estiver usando tensão para controlar um banco de capacitores, tome cuidado na escolha
dos valores limites para “ligar” (“turn on”) e “desligar” (“turn off”). Ao ligar o banco de
capacitores, ocorrerá a elevação da tensão. Portanto, você deve normalmente ajustar a faixa entre
o limite menor para “turn on” e o limite maior para “turn off” em 1,5 vezes o aumento de tensão
estimado calculado. De outra forma, o controle chaveará continuamente o banco, ligando e
desligando até que o contador atinja o número quatro. Você pode usar o “Meter Word bit” de
saída SC01QU para gerar um alarme para esta condição.
Controle Baseado na Hora do Dia
O chaveamento automático de um banco de capacitores baseado na hora do dia pode também ser
executado através de uma lógica ligeiramente diferente. Usando a grandeza MINSM, ou Minutos
Após a Meia-Noite (“Minutes Past Midnight”), ajuste o SEL-734 para ligar ou desligar o banco
em um determinado horário do dia. A lógica a seguir vai configurar o SEL-734 para ligar o banco
de capacitores às 16:00h (4:00 PM) e desligar às 20:00h (8:00 PM) nos dias úteis:
EMV := 4
MV01 :=
MV02 :=
MV03 :=
MV04 :=
960 # 960 MINUTOS APOS A MEIA-NOITE, OU 16:00H (4:00 PM)
1200 # 1200 MINUTOS APOS A MEIA-NOITE, OU 20:00H (8:00 PM)
MINSM # VARIAVEL MINUTOS APOS A MEIA-NOITE
DAYW # NUMERO DO DIA DA SEMANA USADO PARA FINS DE
SEMANA
Compare a hora atual do dia com os tempos de chaveamento pré-ajustados:
ESV := 4
ESVT := 4
SV01 :=
SV01PU := 0.000
SV01DO := 0.000
MV03 = MV01
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 6

Ligar o banco de capacitores se for um dia útil. Ver Figura 5:
SV03 := R_TRIG SV01 AND MV04 > 1 AND MV04 < 7
SV03PU := 0.000
SV03DO := 0.500
OUT101 := SV03T # LIGA O BANCO DE CAPACITORES
Figura 5: Lógica de Fechamento por Controle da Hora do Dia
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 7

Desligar o banco de capacitores se for um dia útil. Ver Figura 6:
SV02 :=
MV03 = MV02
SV02PU := 0.000
SV02DO := 0.000
SV04 := R_TRIG SV02 AND MV04 > 1 AND MV04 < 7
SV04PU := 0.000
SV04DO := 0.500
OUT102 :=
SV04T # DESLIGA O BANCO DE CAPACITORES
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 8

Figura 6: Lógica de Abertura por Controle da Hora do Dia
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 9

CONFIGURAR O SEL-734 PARA PROTEÇÃO DE HARMÔNICOS
Você pode usar a mesma configuração que foi mostrada na Figura 1 para ajustar o SEL-734 para
gerar um alarme ou desligar o banco de capacitores quando da presença de grande quantidade de
componentes harmônicos no sistema de potência. O SEL-734 tem excelente capacidade de
filtragem de harmônicos, fornecendo valores individuais de harmônicos até o 15º harmônico. Os
ajustes do relé podem estabelecer limites para alarme ou trip para cada um dos componentes
harmônicos individuais. Além disso, você pode usar a grandeza de distorção total de harmônicos
como um valor porcentual. Para esta aplicação, use a grandeza de distorção total de harmônicos
para gerar alarme e desligar o banco quando da presença de grande quantidade de harmônicos no
sistema. Este exemplo usa a distorção total de harmônicos de 5% para dar alarme e 15% para
atuar e desligar o banco.
Ajuste os valores limites de alarme e trip:
EMV := 5
MV01 :=
MV02 :=
MV03 :=
MV04 :=
MV05 :=
5 # LIMITE PARA ALARME COMO UM PORCENTUAL
15 # LIMITE PARA TRIP COMO UM PORCENTUAL
THDVA # DISTORCAO TOTAL DE HARMONICOS DA FASE A
THDVB # DISTORCAO TOTAL DE HARMONICOS DA FASE B
THDVC # DISTORCAO TOTAL DE HARMONICOS DA FASE C
Compare cada valor porcentual da distorção de harmônicos de fase com os valores limites. Se os
limites forem ultrapassados por um valor ajustado de tempo, gere um alarme ou desligue o banco
de capacitores:
ESV := 2
ESVT := 2
Ajuste a lógica de alarme:
SV01 :=
MV03 > MV01 OR MV04 > MV01 OR MV05 > MV01
Aguarde 60 segundos para atuar o alarme e ative o alarme por 5 segundos:
SV01PU := 60.000
SV01DO := 5.000
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 10

Figura 7: Lógica de Alarme por THD (“Total Harmonic Distortion” – Distorção Total de
Harmônicos)
Um Processador de Comunicação SEL-2032 pode detectar o bit de alarme SV01T e enviar uma
indicação para o operador do SCADA de que existem componentes harmônicos indesejados no
sistema:
Ajuste a lógica de trip:
SV02 :=
MV03 > MV02 OR MV04> MV02 OR MV05 > MV02
Ajuste a temporização de trip em 1 segundo e ative o sinal de trip por 0,5 segundo:
SV02PU := 1.000
SV02DO := 0.500
OUT102 :=
SV02T # DESLIGA O BANCO DE CAPACITORES
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 11

Figura 8: Lógica de Trip por THD (“Total Harmonic Distortion” – Distorção Total de
Harmônicos)
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 12

CONFIGURAR O SEL-734 PARA PROTEÇÃO E DETECÇÃO DE QUEIMA DE FUSÍVEL
Proteção de Sobrecorrente de Neutro para Queima de Fusível
Se um transformador de corrente (TC) for utilizado no neutro de um banco de capacitores com
conexão estrela aterrada, conforme mostrado na Figura 1, você pode ajustar o SEL-734 para gerar
um alarme ou desligar o banco para condições de sobrecorrente no neutro causadas por fusíveis
queimados no banco. Quando ocorre a queima de um único fusível do capacitor do banco, a
tensão em cada um dos capacitores remanescentes aumenta. É necessário proteger os capacitores
remanescentes para que não sejam submetidos a uma condição de sobretensão maior do que
110%. Baseando-se na configuração e dimensão do banco de capacitores, calcule o valor limite
da corrente de neutro que corresponda diretamente a essa condição de sobretensão não desejada.
Se o TC de neutro estiver ligado a entrada IN do SEL-734, elementos de sobrecorrente dedicados
podem ser ajustados para dar alarme ou trip para um número determinado de fusíveis queimados.
A lógica necessária para proteger o banco para esta condição é muito similar a lógica de proteção
de harmônicos. Portanto, os limites para alarme e trip devem corresponder aos valores de corrente
de neutro que estariam presentes para condições de sobretensão tais como 107% e 112%,
respectivamente. As equações de comparação devem verificar o valor da corrente de neutro
individual, comparando-as com cada um dos limites.
Da mesma forma, você pode aplicar a lógica de detecção de queima de fusível em um banco de
capacitores com conexão estrela dual não aterrada.
Proteção de Subcorrente de Fase para Queima de Fusível no Primário
O SEL-734 pode ser configurado para detectar a queima de fusível no primário de uma fase de
um banco de capacitores conectado em estrela. Esta proteção requer TCs de fase instalados entre
as buchas do banco de capacitores e a conexão com o sistema, conforme mostrado na Figura 9.
Figura 9: Diagrama Unifilar da Proteção de Banco de Capacitores com Fusíveis SEL-734
Para detectar a interrupção de um dos fusíveis na fase do primário, ajuste um valor limite de
subcorrente considerando uma base por fase. Para evitar que a lógica opere quando o banco de
capacitores for desenergizado, cada comparação de subcorrente deve também ser supervisionada
por, pelo menos, uma das outras duas fases submetidas a uma condição de sobrecorrente.
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 13

Ajuste um valor limite de subcorrente menor do que a corrente mínima esperada em cada fase sob
condições normais. Para esta aplicação, considere que o valor de 1,00 A secundário seja um valor
limite suficientemente baixo:
EMV := 4
MV01 :=
MV02 :=
MV03 :=
MV04 :=
1.00 # LIMITE DE SUBCORRENTE
IA_MAG # MAGNITUDE DA CORRENTE DA FASE A
IB_MAG # MAGNITUDE DA CORRENTE DA FASE B
IC_MAG # MAGNITUDE DA CORRENTE DA FASE C
Compare cada magnitude da corrente de fase com o valor limite, ao mesmo tempo em que
assegure que pelo menos uma das outras duas fases tenha corrente presente. Se o limite for
ultrapassado, desligue o banco de capacitores. Ver Figura 10.
ESV := 3
ESVT := 3
SV01 :=
MV02 < MV01 AND (MV03 > MV01 OR MV04 > MV01)
Ajuste o valor da temporização de pickup de subcorrente em 0,175 segundo e ative o trip por 0,5
segundo:
SV01PU := 0.175
SV01DO := 0.500
SV02 :=
MV03 < MV01 AND (MV02 > MV01 OR MV04 > MV01)
Ajuste o valor da temporização de pickup de subcorrente em 0,175 segundo e ative o trip por 0,5
segundo:
SV02PU := 0.175
SV02DO := 0.500
SV03 :=
MV04 < MV01 AND (MV02 > MV01 OR MV03 > MV01)
Ajuste o valor da temporização de pickup de subcorrente em 0,175 segundo e ative o trip por 0,5
segundo:
SV03PU := 0.175
SV03DO := 0.500
OUT102 :=
SV01T OR SV02T OR SV03T # DESLIGA O BANCO DE
CAPACITORES
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 14

Figura 10: Lógica de Trip por Subcorrente
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 15

ASSISTÊNCIA DA FÁBRICA
Agradecemos seu interesse pelos produtos e serviços da SEL. Em caso de dúvidas ou
comentários, por favor entre em contato com:
SEL - Schweitzer Engineering Laboratories, Brasil Ltda
Avenida João Erbolato, 307 – Jardim Chapadão
Campinas – SP – CEP: 13066-640
Tel: (19) 3213 8111 • Fax: (19) 3213 6057
Internet: www.selinc.com.br • E-mail: selbr@selinc.com
SUPORTE TÉCNICO SEL HOT LINE
Tel: (19) 3213 1100
E-mail: suporte@selinc.com
Todos os nomes das marcas ou produtos que aparecem neste documento são marcas comerciais ou marcas comerciais registradas de seus respectivos proprietários.
ACSELERATOR, Connectorized, CONSELTANT, Job Done, Schweitzer Engineering Laboratories,
registradas da Schweitzer Engineering Laboratories, Inc.
, SEL, SELOGIC e SEL-PROFILE são marcas comerciais
Copyright © SEL 2004 (Todos os direitos reservados).
Código de Data: 20040227_POR Guia de Aplicação SEL 2004-03 16