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Jornal Interface - ed. 46, mar/abr 2019

Jornal Interface da SEL

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nterface<br />

Monitoramento Térmico<br />

de Cubículos<br />

Edição <strong>46</strong><br />

M ar/Abr <strong>2019</strong><br />

ANO 14<br />

INTERFACE ENTREVISTA<br />

Engenheiro e<br />

Inventor da SEL<br />

Armando Guzman<br />

SAIBA MAIS<br />

Revestimento<br />

de Relés para<br />

Ambientes Críticos<br />

LITERATURA TÉCNICA<br />

Sistema de Proteção<br />

Terra Estator em<br />

Geradores


A<br />

EDITORIAL CONTECE<br />

Detecção Pré Falta e Pioneirismo<br />

Para onde caminha a tecnologia de proteção de<br />

linhas no domínio do tempo? Na visão de<br />

Armando Guzman, engenheiro e inventor da SEL<br />

essa filosofia os levará a um sistema capaz de<br />

detectar as faltas antes que ocorram. Essas e outras<br />

constatações estão na entrevista inédita realizada<br />

pelo <strong>Interface</strong> com Guzman que aborda ainda o<br />

histórico do desenvolvimento do SEL-T400L e o<br />

pioneirismo da empresa em outras áreas como na<br />

implantação de sincrofasores em relés.<br />

Também abordaremos o monitoramento térmico<br />

de cubículos pelos relés inteligentes e como isso<br />

pode contribuir para a confiabilidade e segurança<br />

de operações industriais. A matéria destaca como<br />

os sensores que indicam alterações inesperadas na<br />

temperatura mostram a necessidade de<br />

manutenções pr<strong>ed</strong>itivas e não somente corretivas,<br />

r<strong>ed</strong>uzindo custos e riscos para trabalhadores. Em<br />

Setor Técnico, abordaremos a aplicação de outra<br />

tecnologia da SEL, a solução ponto a ponto Time<br />

Domain Link (TiDL) para simplificar a proteção de<br />

unidades geradoras em trechos de linhas curtas.<br />

Assim como nas últimas <strong>ed</strong>ições, preparamos um<br />

fascículo especial sobre as funções de proteção no<br />

domínio do tempo, explicando, desta vez, como<br />

funcionam os elementos baseados em ondas<br />

viajantes. O jornal traz ainda os seminários e<br />

webinars a serem realizados pela SEL ou com<br />

nossa participação nos próximos meses, dicas de<br />

literatura técnica e novos vídeos produzidos por<br />

nossa equipe e disponíveis no canal da SEL no<br />

YouTube.<br />

Exp<strong>ed</strong>iente <strong>Interface</strong><br />

Aproveite sua leitura!<br />

Publicação da: Schweitzer Engineering Laboratories Comercial LTDA.<br />

Endereço: Avenida Pierre Simon de Laplace, 633<br />

Condomínio Techno Park - Campinas/SP CEP 13.069-320<br />

Tel: (19) 3515-2060 | <strong>mar</strong>keting_br@selinc.com.br | www.selinc.com.br<br />

Editorial e r<strong>ed</strong>ação:<br />

BRSA - Branding & Sales: Agência de Comunicação Integrada<br />

Telefones: (11) 5501-4007<br />

Editora: Sa<strong>mar</strong>a Monteiro Mtb. 39.948<br />

Projeto Gráfico e Diagramação:<br />

Schweitzer Engineering Laboratories Comercial LTDA.<br />

Gráfica: Mundo<br />

Tiragem: 7.500<br />

QUER RECEBER O INTERFACE ?<br />

Acesse selinc.com/pt/support/<strong>Jornal</strong>-<strong>Interface</strong><br />

Agenda SEL: Seminários e Webinars<br />

ASEL está preparando um cronograma<br />

intenso de seminários e webinars para os<br />

próximos meses. Os seminários, que são<br />

presenciais, <strong>abr</strong>angerão temas de proteção do sistema<br />

de potência em áreas industriais e de geração e<br />

também automação e segurança cibernética.<br />

No dia 7 de maio, Ribeirão Preto (SP) recebe o<br />

Seminário Técnico de Proteção e Automação de<br />

Sistemas Elétricos Industriais da SEL "Novas<br />

Tecnologias a Favor da Eficiência Operacional e<br />

Segurança Humana". No mês de junho, no dia 11, será<br />

a vez de Porto Alegre (RS) receber o mesmo seminário,<br />

seguida por Juiz de Fora (MG) no dia 1 de agosto e<br />

posteriormente Goiânia (GO) em 8 de outubro.<br />

Já entre os dias 29 e 30 de maio, a SEL vai s<strong>ed</strong>iar o<br />

Seminário de Automação e Cybersegurança em<br />

Campinas (SP) com a presença dos palestrantes Dave<br />

Dolezilek e Amandeep Kalra da SEL dos Estados<br />

Unidos.<br />

Completando a agenda intensa de seminários, será<br />

realizado também o Seminário de Proteção e<br />

Automação de Usinas Hidrelétricas em Cuiabá (MT)<br />

no dia 4 de julho, e em Florianópolis (SC) no dia 26 de<br />

novembro.<br />

Foto: SEL<br />

Com transmissão online, a empresa apresentará<br />

diversos webinars nos próximos meses. Nos dias 29 de<br />

<strong>abr</strong>il, 6 e 20 de maio e 3 de junho serão promovidos<br />

webinars com temas como r<strong>ed</strong>es definidas por<br />

software (SDN), utilização do diagrama de Bewley e<br />

Microgrids.<br />

Entre os eventos externos, o XVIII Encontro Regional<br />

Ibero-americano do Cigré (ERIAC) terá a participação<br />

da SEL entre 19 e 23 de maio, em Foz do Iguaçu (PR).<br />

Dois trabalhos técnicos da empresa foram<br />

selecionados e serão apresentados por seus<br />

especialistas. A SEL também terá um estande no XXV<br />

Seminário Nacional de Produção e Transmissão de<br />

Energia Elétrica (SNPTEE) que ocorre entre 10 e 13 de<br />

novembro de <strong>2019</strong>, em Belo Horizonte (MG).<br />

A programação completa pode ser consultada na<br />

página: www.selinc.com/eventos<br />

2


SAIBA MAIS<br />

Conformal Coating Reveste Relés em<br />

Ambientes Críticos<br />

s relés de proteção são parte importante de<br />

Oum sistema elétrico. Para protegê-los<br />

f i s i c a m e n t e , a S E L r e c o m e n d a o<br />

revestimento “conformal coating” para aplicações em<br />

a m b i e n t e s s e v e r o s . A p r o v a d a e m v á r i a s<br />

especificações, essa proteção amplia a confiabilidade<br />

de relés que estão sujeitos a vibração, <strong>mar</strong>esia,<br />

umidade, alta temperatura, fungos, corrosão e<br />

choque térmico.<br />

O “conformal coating” também é capaz de proteger as<br />

placas de circuitos dos relés de agentes químicos,<br />

inclusive isolando-as de substâncias presentes no ar<br />

como sulfeto de hidrogênio, cloro e sais. O<br />

r e v e s t i m e n t o t a m b é m p r o t e g e a s p l a c a s<br />

mecanicamente, evitando o contato com poeira ou<br />

insetos, por exemplo. Ressalta-se que a aplicação é<br />

realizada de modo robótico, garantindo exatidão no<br />

cumprimento das especificações técnicas.<br />

CURTAS<br />

Saiba como M<strong>ed</strong>ir a Velocidade das<br />

Ondas Viajantes<br />

m novo vídeo publicado em seu canal no<br />

EYouTube, a SEL ensina como m<strong>ed</strong>ir a<br />

velocidade de propagação das ondas<br />

viajantes em linhas de transmissão com o uso dos<br />

recursos de seus relés.<br />

O objetivo é mostrar como ajustar precisamente este<br />

parâmetro nos relés de proteção. Com a precisão na<br />

localização de faltas garante-se a confiabilidade do<br />

sistema de potência e consequente melhoria do<br />

serviço prestado com r<strong>ed</strong>ução de custos para as<br />

concessionárias com Parcelas Variáveis (PVs).<br />

Durante o vídeo são abordados duas metodologias: a<br />

primeira demonstra como é possível calcular o valor<br />

da velocidade de propagação utilizando-se os<br />

registros das ondas viajantes obtidos nos ensaios de<br />

energização da linha. Já no segundo método, como é<br />

possível obter a velocidade de propagação utilizando<br />

um relatório de falta de ondas viajantes de somente<br />

um terminal.<br />

Veja o vídeo no canal: www.youtube.com/selincbr<br />

Mais informações podem ser obtidas no link:<br />

www.selinc.com/flyers/conformal-coating<br />

LITERATURA TÉCNICA<br />

Sistema oferece 100% de Proteção Terra Estator em Geradores<br />

proteção 100% terra estator aplicada a<br />

Amúltiplos geradores aterrados em alta<br />

imp<strong>ed</strong>ância compartilhando uma mesma<br />

barra é um desafio na proteção de geradores. A<br />

solução típica para uma unidade geradora, que<br />

consiste de um elemento de sobretensão de neutro em<br />

conjunto com um esquema de terceiro harmônico ou<br />

esquema de injeção, não apresenta uma<br />

confiabilidade adequada. A possibilidade de<br />

circulação de contribuições de terceiro harmônico das<br />

unidades em paralelo, além da mudança na r<strong>ed</strong>e de<br />

imp<strong>ed</strong>âncias quando as unidades compartilham uma<br />

mesma barra, podem resultar na operação incorreta<br />

da proteção.<br />

A SEL produziu o artigo "Proteção Terra Estator para<br />

Múltiplos Geradores Aterrados por Alta Imp<strong>ed</strong>ância".<br />

O texto traz alguns métodos que visam melhorar a<br />

confiabilidade do esquema de terceiro harmônico e<br />

de injeção, além de facilitar a seletividade através de<br />

dois métodos que buscam obter um desligamento<br />

seletivo dos disjuntores das máquinas, isolando apenas<br />

o gerador em falta.<br />

Para ler esse e outros artigos técnicos da SEL, acesse<br />

www.selinc.com/pt/ e clique em Suporte.<br />

3


FASCÍCULO ESPECIAL 3<br />

Funções de Proteção no Domínio do Tempo<br />

Nesta <strong>ed</strong>ição, a SEL dará continuidade aos fascículos<br />

especiais sobre Proteção no Domínio do Tempo. O<br />

primeiro fascículo abordou as bases teóricas que<br />

sustentam a tecnologia, explorando o conceito por trás<br />

das grandezas incrementais e das ondas viajantes; a<br />

segunda trouxe as proteções envolvendo grandezas<br />

incrementais: elemento de distância (TD21) e<br />

elemento direcional (TD32). Nesta terceira <strong>ed</strong>ição,<br />

serão abordadas as funções de proteção baseada em<br />

ondas viajantes (travelling waves): elemento direcional<br />

(TW32) e elemento diferencial de linha (TW87).<br />

passando pelo zero. As ondas viajantes não podem ser<br />

detectadas pelos relés convencionais pois são sinais de<br />

alta frequência e necessitam de equipamentos com<br />

uma taxa de amostragem na ordem de MHz, um<br />

conversor A/D diferenciado e também uma filtragem<br />

específica, como os relés que operam no domínio do<br />

tempo.<br />

Na figura abaixo pode-se observar o sinal de alta<br />

frequência da onda viajante em uma falta:<br />

Foto: Divulgação<br />

Ondas Viajantes<br />

Relembrando a teoria apresentada no primeiro<br />

fascículo, tem-se que ondas viajantes são frentes de<br />

ondas eletromagnéticas de tensão e corrente de alta<br />

frequência que trafegam pelas linhas de transmissão,<br />

LT, quando existe um distúrbio na linha. As ondas de<br />

tensão e corrente geradas possuem a mesma<br />

polaridade e trafegam a partir do ponto de falta. É sem<br />

dúvida a grandeza no domínio do tempo mais<br />

conhecida, uma vez que estudos utilizando ondas<br />

viajantes para localização de faltas já existem desde a<br />

década de 70.<br />

vS<br />

iS<br />

Figura 1: Ondas viajantes geradas a partir de uma<br />

falta na linha de transmissão<br />

Esses sinais estão presentes em praticamente todas as<br />

faltas que podem ocorrer no sistema, com exceção<br />

daquelas que acontecem quando o sinal de tensão está<br />

F<br />

vR<br />

iR<br />

Figura 2: Ondas viajantes presentes em uma oscilografia<br />

Utilizando as ondas viajantes geradas pelas faltas, é<br />

possível implementar dois elementos de proteção:<br />

direcional (TW32) e diferencial de linha (TW87).<br />

TW32 – Elemento direcional<br />

A operação do elemento TW32 pode ser entendida<br />

como uma comparação de polaridades entre a<br />

primeira onda viajante de corrente e a primeira onda<br />

viajante de tensão. Tomando como exemplo o circuito<br />

abaixo, com um relé instalado no terminal S, tendo o<br />

terminal R como o “terminal a frente” e o terminal T<br />

como o "terminal reverso”, a polaridade do<br />

><br />

4


transformador de corrente, TC, está voltada de forma<br />

que o fluxo que entra na linha seja considerado<br />

positivo.<br />

T S R<br />

através da fórmula abaixo:<br />

Em que:<br />

Relé<br />

Figura 3: Circuito exemplo com terminais T, S e R<br />

Para uma falta a frente, entre os terminais S e R, as<br />

frentes de onda de tensão e corrente, supostas aqui<br />

como positivas, se deslocarão no sentido dos terminais<br />

citados, conforme ilustra a Figura 4. O relé detectará as<br />

ondas viajantes, TWs, de tensão e corrente do terminal<br />

S e, fará sua análise de polaridade. Perceba que a TW<br />

de corrente entra pela não-polaridade do TC de<br />

proteção, de modo que o relé a receberá com<br />

polaridade invertida. Logo, as polaridades das ondas<br />

viajantes de tensão e corrente serão opostas, indicando<br />

ao relé que a falta foi a frente. Vale lembrar, como dito<br />

no início, que as ondas viajantes de tensão e de<br />

corrente produzidas possuem a mesma polaridade no<br />

ponto de falta, o que permite que a análise acima seja<br />

verdadeira.<br />

TWs de Corrente<br />

T S TWs de Tensão<br />

R<br />

F<br />

T dir torque que indicará a polaridade<br />

V TW onda viajante de tensão<br />

I TW onda viajante de corrente<br />

O sinal negativo na fórmula foi adicionado por uma<br />

questão de simplificação do resultado, de modo que<br />

para uma falta a frente o resultado do torque seja<br />

positivo e para uma falta reversa, negativo.<br />

A figura abaixo resume a explicação:<br />

TW Tensão<br />

TW Corrente<br />

Torque Integrado<br />

- V .<br />

∫<br />

I TW<br />

(a)<br />

+<br />

V TW<br />

I TW<br />

t<br />

t<br />

t<br />

- V .<br />

∫<br />

I TW<br />

(b)<br />

+<br />

+<br />

V TW<br />

I TW<br />

t<br />

t<br />

t<br />

Relé<br />

Figura 4: Ondas viajantes para uma falta a frente<br />

Para uma falta reversa, entre os terminais T e S, a onda<br />

viajante de corrente entrará no TC pela polaridade,<br />

fazendo com que o relé meça as ondas de tensão e<br />

corrente com a mesma polaridade, sem inversão. Logo<br />

o equipamento infor<strong>mar</strong>á que a falta foi reversa,<br />

conforme mostrado na figura abaixo:<br />

TWs de Corrente<br />

T TWs de Tensão<br />

S R<br />

F<br />

Relé<br />

Figura 6: (a) ondas viajantes de corrente e tensão para falta a frente<br />

(b) ondas viajantes de corrente e tensão para falta reversa<br />

TW87 – Elemento diferencial de linha<br />

O elemento TW87, diferencial de linha por ondas<br />

viajantes, também utiliza a comparação de<br />

polaridades, porém, não entre as travelling waves<br />

(TWs) de tensão e corrente, mas entre as TWs de<br />

corrente em ambos os terminais alinhadas no tempo.<br />

Utilizando o mesmo sistema do exemplo anterior, no<br />

entanto considerando um relé também no terminal R,<br />

chega-se na figura abaixo:<br />

T S R<br />

Figura 5: Ondas viajantes para uma falta reversa<br />

O relé internamente realiza a integração do torque<br />

gerado pela multiplicação das ondas viajantes de<br />

corrente e tensão, expressa matematicamente<br />

Relé<br />

Relé<br />

Figura 7: Circuito exemplo com relés nos terminais S e R<br />

><br />

5


Para uma falta externa, entre os terminais T e S por<br />

exemplo, a onda viajante de corrente trafega para o<br />

terminal S, entra no TC desse terminal pela polaridade<br />

e se dirige ao terminal R, entrando agora no TC pela sua<br />

não-polaridade. O tempo que uma onda viajante leva<br />

para percorrer a linha protegida (entre os terminais S e<br />

R) é chamado de “tempo de propagação de onda<br />

viajante na linha”, conhecido também como travelling<br />

wave line propagation time, TWLPT. Assim, cada relé<br />

m<strong>ed</strong>irá a mesma onda viajante com uma polaridade<br />

distinta e defasadas no tempo no valor do TWLPT,<br />

indicando que a falta é externa, conforme a figura<br />

abaixo:<br />

TWs de Corrente<br />

T S R<br />

F<br />

Relé<br />

Figura 8: TWs de corrente para uma falta interna<br />

Já para uma falta interna, entre os terminais S e R, as<br />

ondas viajantes de corrente trafegarão pela LT e<br />

entrarão em ambos os TCs pela não-polaridade. Isso<br />

fará com que os relés dos dois terminais, S e R, meçam<br />

as ondas com a mesma polaridade e defasadas no<br />

tempo de um valor inferior ao TWLPT. Esta é uma<br />

característica de faltas internas à linha. A explicação<br />

pode ser exemplificada na figura abaixo:<br />

Figura 9: TWs de corrente para uma falta externa<br />

Internamente, o relé faz essa comparação através da<br />

definição de duas grandezas, a grandeza de operação,<br />

i OP e a grandeza de restrição, i RT . As análises a seguir<br />

serão feitas para a condição em que a onda viajante<br />

chegue primeiro ao terminal S, sendo possível<br />

estabelecer facilmente um paralelo para o caso da<br />

onda viajante atingindo primeiramente o terminal R.<br />

A grandeza de operação é definida como a soma das<br />

primeiras ondas viajantes em cada terminal, conforme<br />

a fórmula abaixo:<br />

i = |Is (t) + Ir (t-P)|<br />

OP TW TW<br />

Relé<br />

T TWs de Corrente<br />

S R<br />

F<br />

Relé<br />

Relé<br />

Em que:<br />

Ir<br />

Is<br />

TW<br />

TW<br />

(t)<br />

(t-P)<br />

P<br />

Percebe-se que a fórmula acima traz um elemento de<br />

“ajuste temporal” chamado de P. Esse ajuste é<br />

necessário uma vez que as ondas viajantes não<br />

chegarão no mesmo instante de tempo em ambos os<br />

terminais, a não ser para o caso da falta ocorrer<br />

exatamente no meio da linha de transmissão. Logo, ao<br />

realizar a comparação, os relés devem comparar as<br />

amostras que correspondam às chegadas das TWs nos<br />

terminais, que na fórmula se expressa pelo instante “t”<br />

no terminal S e pelo instante “t-P” no terminal R.<br />

A grandeza de restrição é um pouco mais complexa,<br />

sendo necessário para seu entendimento a adição de<br />

mais um parâmetro, o tempo de propagação de ondas<br />

na linha de transmissão, definido como τ. Esse<br />

parâmetro corresponde ao tempo que uma onda<br />

viajante demora para trafegar de um terminal para o<br />

outro dentro da LT. Uma vez que o comprimento da<br />

linha e seus parâmetros eletromagnéticos são fixos,<br />

esse τ será constante.<br />

Assim, define-se a grandeza de restrição como a<br />

diferença entre a primeira onda viajante em um<br />

terminal e as amostras no outro terminal defasadas de<br />

τ, o tempo de propagação.<br />

Em que:<br />

Ir<br />

Is<br />

TW<br />

TW<br />

(t)<br />

(t-τ)<br />

primeira onda viajante que atinge o<br />

terminal S<br />

primeira onda viajante que atinge o<br />

terminal R<br />

ajuste temporal necessário para que as<br />

amostras de ondas viajantes em R se<br />

alinhem com as ondas viajantes em S<br />

i = |Is (t) - Ir (t - τ)|<br />

RT TW TW<br />

primeira onda viajante que atinge o<br />

terminal S no instante t<br />

m<strong>ed</strong>ição da onda viajante no terminal R<br />

defasada de τ do instante t<br />

O relé identificará uma falta interna, enviando um sinal<br />

de trip para o disjuntor, quando a condição ao lado for<br />

satisfeita:<br />

><br />

6


i<br />

OP<br />

> k.i<br />

RT<br />

TWs que trafegariam para os terminais da LT e<br />

entrariam em ambos os TCs pela polaridade, conforme<br />

mostrado na figura abaixo:<br />

Sendo k um fator de restrição, que define a<br />

sensibilidade da função.<br />

Aplicando as explicações acima em exemplos de faltas<br />

internas e externas, chega-se na seguinte análise:<br />

S<br />

TWs de Corrente<br />

F<br />

A) Falta interna<br />

Para faltas internas, as ondas viajantes em ambos os<br />

terminais possuem a mesma polaridade, fazendo com<br />

que a soma Is TW(t) + Ir TW(t - P) resulte em um valor<br />

elevado e a subtração Is TW (t) - Ir TW (t - τ) em um valor<br />

baixo, o que fará com que a condição i OP > k.i RT seja<br />

atendida, resultando assim em uma atuação do relé. A<br />

figura abaixo ilustra a explicação:<br />

TW no terminal S<br />

TW no terminal R<br />

Figura 10: TWs de corrente para uma falta interna<br />

B) Falta externa<br />

Para faltas externas, as ondas viajantes possuem<br />

polaridades diferentes nos terminais, fazendo com que<br />

a soma Is TW(t) + Ir TW(t-P) resulte em um valor baixo e<br />

a subtração Is TW(t) - Ir TW(t-τ) em um valor alto, o que<br />

fará com que a condição i OP> k.i RT não seja atendida,<br />

e o relé não atue. A figura abaixo ajuda a ilustrar a<br />

explicação:<br />

TW no terminal S<br />

TW no terminal R<br />

Tempo de propagação<br />

+ de onda na LT<br />

P k.i não seja atendida.<br />

OP<br />

RT<br />

Relé<br />

No próximo fascículo serão abordadas algumas<br />

descobertas surpreendentes obtidas por meio da<br />

amostragem e da análise de dados das ondas viajantes<br />

permitiram e como isso pode revolucionar o<br />

entendimento do sistema elétrico.<br />

Caso você tenha perdido as outras <strong>ed</strong>ições e deseje<br />

completar seu fascículo, você pode acessar a versão<br />

online em nossa página:<br />

www.selinc.com/jornalinterface ou entrar em contato<br />

conosco pelo e-mail: <strong>mar</strong>keting@selinc.com que<br />

enviaremos a <strong>ed</strong>ição para você.<br />

-<br />

Figura 11: TWs de corrente para uma falta externa<br />

Um caso interessante é a ocorrência de uma falta<br />

externa, em uma linha paralela a protegida. Ela geraria<br />

7


INTERFACE ENTREVISTA<br />

À frente do domínio do tempo<br />

Engenheiro e inventor da SEL, Armando Guzman<br />

fala sobre o futuro da tecnologia de proteção de<br />

linhas no domínio do tempo<br />

O gerente de Pesquisa e Desenvolvimento da SEL,<br />

Armando Guzman-Casillas esteve no Brasil para<br />

participar do Seminário-Aula – Proteção de Linhas no<br />

Domínio do Tempo. Nascido no México, o<br />

engenheiro está na SEL desde 1993 e tem várias<br />

patentes em parceria com outros pesquisadores,<br />

inclusive com o fundador da empresa, Ed Schweitzer.<br />

Guzman faz parte do time de profissionais que<br />

desenvolveu o primeiro relé de proteção no domínio<br />

do tempo, SEL-T400L. Em entrevista ao <strong>Interface</strong>,<br />

Guzman destacou que a tecnologia de proteção de<br />

linhas no domínio do tempo é um <strong>mar</strong>co para o setor<br />

e seu futuro vai na direção de um sistema que possa<br />

detectar as faltas antes mesmo de sua ocorrência.<br />

<strong>Interface</strong>: Pode falar um pouco sobre o histórico de<br />

quando a SEL decidiu inovar e trazer a proteção de<br />

linhas no domínio do tempo para o mercado?<br />

Como essa ideia surgiu?<br />

Guzman: O Doutor Edmund Schweitzer (fundador<br />

da SEL) foi quem catalisou esse processo. Primeiro,<br />

nós começamos com a localização de faltas por ondas<br />

viajantes e aprendemos muito. Nos sentimos<br />

confiantes. Aprendemos que transformadores de<br />

corrente provêm sinais em que é possível ver com<br />

detalhes as ondas viajantes. O primeiro foi o SEL-411L<br />

com localização de faltas por ondas viajantes, um<br />

tremendo sucesso no mercado. E o Doutor<br />

Schweitzer continuou falando que queria seu relé de<br />

proteção de linhas no domínio do tempo e nós<br />

tivemos o apoio para fazê-lo. Estamos trabalhando há<br />

cerca de quatro anos no desenvolvimento deste relé<br />

de proteção. O SEL-T400L tem grandezas<br />

incrementais, antigamente já havia essa tecnologia,<br />

mas com fasores. Nosso equipamento inaugura isso<br />

para o domínio do tempo.<br />

<strong>Interface</strong>: Então, foi o Doutor Schweitzer que<br />

sugeriu que a SEL tentasse criar esse equipamento?<br />

Guzman: Não. Ele não sugeriu, ele disse:<br />

desenvolvam esse relé! (risos).<br />

<strong>Interface</strong>: Quais são os próximos passos no estudo<br />

da proteção de linhas no domínio do tempo?<br />

Guzman: Quero dar um panorama primeiro<br />

abordando onde estamos agora. Basicamente, nós<br />

amostramos as tensões e correntes em uma<br />

frequência na ordem de quilo-Hertz (kHz) . Com o<br />

SEL-T400L nós amostramos a cada microssegundo,<br />

em mega-Hertz (MhZ), o que possibilita usar a<br />

proteção de ondas viajantes. Esta é a primeira vez que<br />

alguém está usando ondas viajantes com os<br />

elementos TW32 e TW87 para proteção. No<br />

passado, outras empresas já anunciaram que estavam<br />

fazendo isso, mas não estavam realmente. Hoje nós<br />

começamos com uma frequência de um mega-Hertz<br />

e vamos para outra frequência de 10 quilo-Hertz. Em<br />

10 quilo-Hertz, podemos usar elementos baseados<br />

em grandezas incrementais: o TD21 e o TD32.<br />

No futuro, nós queremos lançar o relé SEL-T401L que<br />

além das ondas viajantes e grandezas incrementais<br />

também será similar a proteção de linhas com fasores,<br />

mas atuando no domínio do tempo. Isso nos<br />

possibilitará oferecer um backup para a proteção<br />

integrado ao relé, considerando que hoje o<br />

SEL-T400L precisa de um relé companheiro. Desta<br />

maneira, teremos um equipamento standalone<br />

(autossuficiente), que poderá ser aplicado sozinho.<br />

><br />

8


<strong>Interface</strong>: É possível falar sobre o que vem depois da<br />

proteção de linhas no domínio do tempo?<br />

Neste momento, nós ainda não sabemos. Se<br />

soubéssemos nós já estaríamos trabalhando nisso.<br />

(risos). Estou nesta área há muitos anos e recebemos<br />

constantes fe<strong>ed</strong>backs. Um de nossos clientes estava<br />

usando essa tecnologia e houve um evento<br />

interessante em que os elementos de proteção<br />

operaram em um milissegundo, indicando a<br />

localização da falta de forma extremamente precisa.<br />

Eles ficaram surpresos e nos questionaram “o que mais<br />

podemos fazer?”. É como eu me sinto.<br />

Estamos trabalhando muito na localização de faltas e o<br />

próximo passo é aprofundar o monitoramento das<br />

linhas de transmissão. Nosso equipamento tem quatro<br />

vezes a resolução dos tradicionais, o que<br />

possibilita ver fenômenos que não eram<br />

conhecidos antes. Podemos usar essa<br />

tecnologia para ver se um disjuntor está<br />

d e s c o n e c t a d o , s e e s t á a b r i n d o<br />

corretamente e descobrir se podemos<br />

fazer algo na manutenção para prevenir<br />

esse dispositivo de falhar. Poder detectar<br />

faltas antes de ocorrerem será um divisor<br />

de águas, um <strong>mar</strong>co. Antes da falta ocorrer,<br />

detectamos esses precursores, sinais de um<br />

possível defeito, providenciamos um<br />

alarme e a concessionária enviará uma<br />

equipe para checar. Originalmente,<br />

pensávamos que poderíamos fazer isso<br />

somente em linhas subterrâneas, mas por<br />

alguns eventos que identificamos em<br />

campo vimos que podemos fazer isso para<br />

linhas aéreas também o que será algo<br />

muito bom para o mercado.<br />

<strong>Interface</strong>: É possível ir ainda mais rápido ou não faz<br />

sentido?<br />

Guzman: Acho que o futuro dessa tecnologia<br />

realmente é prever faltas reais antes de ocorrerem. Ir<br />

mais rápido que 1ms não é algo que estamos<br />

procurando, mas sim a capacidade de detectar faltas<br />

iminentes antes que elas se concretizem.<br />

<strong>Interface</strong>: Você tem algum caso real de como isso<br />

tem ocorrido?<br />

Guzman: No SEL-T400L temos o monitor de linha que<br />

mostrou alguns eventos na Índia e no México em que é<br />

possível ver essas faltas iminentes nos registros. O<br />

Monitor de Linhas do SEL-T400L tem uma visão da<br />

linha e é capaz de identificar se há um precursor, um<br />

sinal que indique um possível aparecimento de uma<br />

falta naquela localidade. Ele diz onde está a falta<br />

iminente e começa a contar e se há vários desses<br />

eventos, mais de três, ele disparará um alarme para<br />

que a equipe possa checar. Isso pode ser, por exemplo,<br />

um galho que se aproxima da linha ou um isolador que<br />

tem muita poeira e precisa de limpeza. Os registros<br />

que vimos em linhas áreas nos motivou a realizar essas<br />

pesquisas com os precursores. No momento, isso está<br />

em análise com alguns clientes e queremos inclusive<br />

fazer essa avaliação em linhas de transmissão de<br />

clientes brasileiros.<br />

<strong>Interface</strong>: Em algum momento, todas as empresas<br />

trabalharão com relés no domínio do tempo? A SEL<br />

mudará todo o mercado?<br />

Armando Guzman - apresentação no Seminário-Aula Proteção de Linhas no<br />

Domínio do Tempo.<br />

Guzman: Provavelmente sim. A SEL tem sido pioneira<br />

na implantação de diversas ideias. Fomos os primeiros<br />

a trazer para o mercado a localização de faltas por<br />

ondas viajantes e a incorporar sincrofasores ao relé de<br />

proteção, por exemplo. Nesse último caso, lembro de<br />

quando falei sobre o assunto em um evento em<br />

Spokane (EUA) e uma empresa disse que não era<br />

possível implantar sincrofasores em relés. Minha<br />

resposta foi: “o fato de vocês não saberem como fazer,<br />

não significa que não pode ser feito”. Eles ficaram<br />

realmente chateados comigo (diz, rindo). Já sabemos<br />

que algumas companhias estão tentando colocar<br />

ondas viajantes para localização de faltas em relés. Os<br />

chineses estão realmente procurando e eles já têm<br />

protótipos de proteção com ondas viajantes em<br />

universidades do país.<br />

Foto: SEL<br />

Foto: SEL<br />

9


Relés de Proteção Realizam Monitoramento Térmico de Cubículos<br />

Sensores de temperatura ligados aos relés permitem ter monitoramento total do<br />

cubículo e evitam manutenções corretivas<br />

Ao monitorar cubículos de média tensão, os<br />

relés de proteção inteligentes garantem a<br />

segurança e confiabilidade da operação<br />

desses ativos, fundamentais em uma indústria. Falhas<br />

nos componentes internos de um cubículo acarretam<br />

altos níveis de energia que podem levar a danos e<br />

trazer riscos para colaboradores e instalações. Uma<br />

das aplicações que ganha representatividade no setor<br />

devido aos bons resultados apresentados é a utilização<br />

dos relés para o monitoramento contínuo da<br />

temperatura de cada compartimento do cubículo.<br />

Trazendo a possibilidade de<br />

“<br />

realizar manutenções pr<strong>ed</strong>itivas e<br />

não corretivas, os relés também<br />

possibilitam r<strong>ed</strong>uzir custos e<br />

indisponibilidades.<br />

De acordo com Nivaldo Silva,<br />

engenheiro de Aplicação e<br />

Ve n d a s d a S E L , o s r e l é s<br />

monitoram diversas grandezas como corrente, tensão,<br />

qualidade da energia e também podem analisar<br />

temperaturas. “É como se o relé tirasse um extrato da<br />

qualidade dessas grandezas para indicar se estão<br />

saudáveis ou não e se oferecem algum risco à<br />

continuidade da operação e à segurança. Essas<br />

informações trafegam praticamente em tempo real ao<br />

centro de operação, permitindo à empresa uma<br />

intervenção programada sem perda de produtividade”.<br />

Uma intervenção programada permite que seja feita<br />

uma manutenção pr<strong>ed</strong>itiva, r<strong>ed</strong>uzindo os custos que<br />

seriam gerados por uma indisponibilidade da planta.<br />

Silva destaca que uma indicação de alta temperatura<br />

em um destes compartimentos mostrará a necessidade<br />

de intervenção da equipe de manutenção para uma<br />

inspeção termográfica mais detalhada, sem que seja<br />

necessário realizar inspeções periódicas. O relé analisa<br />

as várias grandezas m<strong>ed</strong>idas e consegue identificar se o<br />

aumento da temperatura tem causas normais, como<br />

aumento da temperatura ambiente e aumento da<br />

corrente nominal, ou sem causa aparente o que indica<br />

a necessidade de intervenção. “A termografia em<br />

painéis industriais, de média ou baixa tensão, é uma<br />

prática usual, que expõe o profissional a uma situação<br />

de risco. Os painéis são blindados, fechados e para<br />

10<br />

ENGENHARIA E SERVIÇOS<br />

fazer a termografia é preciso <strong>abr</strong>ir uma porta ou<br />

remover uma tampa, tirando a proteção mecânica<br />

entre a parte ativa, energizada, e o operador. Na<br />

ocorrência de um arco-elétrico durante essa operação,<br />

o operador estará sujeito a um risco de morte”.<br />

O relé realiza um monitoramento contínuo, 24 horas<br />

por dia, e torna possível intervir assim que uma<br />

anormalidade aparece. Silva cita um exemplo: se uma<br />

termografia for realizada em um dia e no outro um<br />

problema surgir, só será possível identificá-lo dali a seis<br />

ou 12 meses na próxima inspeção e, enquanto isso, a<br />

empresa conviverá<br />

O monitoramento térmico de<br />

c u b í c u l o s p e r m i t e u m a<br />

manutenção pr<strong>ed</strong>itiva, r<strong>ed</strong>uzindo<br />

custos e indisponibilidades.<br />

com os riscos, o que<br />

pode levar a uma<br />

p a r a d a n ã o<br />

p r o g r a m a d a d a<br />

produção e perdas<br />

financeiras. Ele<br />

relembra também<br />

que muitos recursos de monitoramento já estão<br />

disponíveis nos relés, porém, não são usados em sua<br />

totalidade, mesmo com custo baixo para<br />

implementação. “O relé oferece muito mais do que a<br />

proteção de grandezas elétricas dos circuitos de<br />

potência. Com a correta aplicação podemos nos<br />

antecipar a fenômenos que podem ter como<br />

consequência um dano elétrico maior”, afirma Silva.<br />

Um exemplo de aplicação é o de uma empresa da área<br />

agrícola no sul do Brasil. Para o monitoramento da<br />

temperatura, são utilizados sensores nos<br />

compartimentos, por meio dos quais, o relé identifica<br />

“<br />

>


se há um aumento de temperatura, que não condiz com<br />

o aumento de corrente e temperatura ambiente. Com<br />

isso, as equipes de manutenção podem ser alertadas<br />

remotamente e to<strong>mar</strong> providências. “O relé analisa a<br />

temperatura do compartimento e verifica se está dentro<br />

do esperado. Se estiver<br />

“<br />

fora, dispara um alarme.<br />

Isso dá condição para<br />

que a equipe de proteção<br />

se programe para intervir<br />

n o p r o b l e m a<br />

i d e n t i f i c a d o . A<br />

manutenção deixa de ser<br />

corretiva, passa a ser<br />

pr<strong>ed</strong>itiva”, destaca o engenheiro da SEL.<br />

No caso da empresa citada, também se utiliza o relé<br />

para monitorar alimentação auxiliar e o arco elétrico,<br />

temperatura, tempos de abertura e fechamento de<br />

disjuntores. O projeto trouxe para a mão do operador<br />

da companhia todo o controle da parte elétrica que usa<br />

cerca de 90% das funções do relé, assegurando a<br />

confiabilidade de seu processo industrial.<br />

O relé realiza um monitoramento<br />

continuo, 24 horas por dia, e<br />

torna possível intervir assim que<br />

uma anormalidade aparece.<br />

Com as funções dos relés inteligentes, é possível ter<br />

controle total dos ativos em um cubículo de média<br />

tensão, sendo o disjuntor o principal deles. O relé<br />

promove a abertura do disjuntor quando há eventos<br />

danosos e também faz a supervisão deste equipamento<br />

quanto aos tempos de<br />

“<br />

abertura e de fechamento.<br />

“Se esse tempo começar a<br />

ficar elástico, significa que o<br />

d i s j u n t o r p r e c i s a d e<br />

intervenção”, enfatiza o<br />

especialista da SEL.<br />

Além da temperatura: monitoramento total dos<br />

cubículos<br />

Os cubículos são unidades funcionais formadas por<br />

quatro compartimentos independentes e separadas<br />

por barreiras metálicas e aterradas. Eles se dividem em<br />

compartimento de barramento principal, de manobra<br />

(disjuntor ou contator), baixa tensão e de cabos. Os<br />

relés podem monitorar diversos pontos dessas<br />

unidades como disjuntores, tensão auxiliar do banco<br />

de baterias, transformador de potencial e de corrente,<br />

temperatura e detecção de arco elétrico. Os dados<br />

devem ser enviados para o sistema de supervisão via<br />

r<strong>ed</strong>e de comunicação conforme a arquitetura<br />

planejada.<br />

Prevenir a ocorrência de falhas no sistema elétrico<br />

garante o não comprometimento dos processos<br />

industriais. Se há algo errado com a parte elétrica, o relé<br />

já pode bloquear inputs do processo e infor<strong>mar</strong> o<br />

porquê disso. Um exemplo a ser mostrado é o de um<br />

disjuntor que não tenha condições de ser fechado por<br />

temperatura ou problemas indicados pelo relé que foi<br />

parametrizado para tal. O equipamento vai bloquear o<br />

fechamento deste disjuntor e emitir um alarme. A ideia<br />

central do monitoramento é garantir a confiabilidade<br />

por meio da otimização do uso dos recursos do relé.<br />

O equipamento também é capaz de fazer a supervisão<br />

da alimentação auxiliar e verificar a qualidade desta<br />

fonte. Se esta alimentação não está em níveis<br />

adequados, pode comprometer a proteção do<br />

cubículo e da respectiva carga. “É como se o relé fosse o<br />

cérebro e o cubículo, o corpo. O relé monitora vários<br />

pontos vitais desse corpo para que o mesmo continue<br />

funcionando. No caso de um transformador com carga,<br />

por exemplo, o relé é capaz de protegê-lo e fazer a<br />

supervisão do cubículo propriamente dito”, afirma.<br />

11


SETOR TÉCNICO<br />

Simplicidade e Robustez<br />

na Proteção e Controle<br />

de Unidades Geradoras<br />

Foto: Divulgação<br />

unidade geradora, UG, é formada<br />

Abasicamente de máquina (gerador) e<br />

transformador elevador. Em alguns projetos<br />

de usinas hidrelétricas existe um pequeno trecho de<br />

linha que conecta a alta tensão do transformador<br />

elevador ao barramento da subestação.<br />

Essa pequena linha, normalmente com comprimento<br />

de 1 ou 2 km, introduz um desafio para proteção do<br />

grupo gerador. Para realizar a proteção diferencial<br />

estendida, as alternativas seriam: uma proteção<br />

diferencial, com um cabo muito longo do TC (o que<br />

facilitaria uma saturação pelo alto burden secundário)<br />

ou adotar um sistema de proteção piloto. Visando<br />

solucionar esses problemas, a tecnologia Time<br />

Domain Link (TiDL) da SEL mostra-se como uma<br />

alternativa simples e confiável para a proteção<br />

diferencial da unidade geradora.<br />

O TiDL é uma solução ponto a ponto em que tensões,<br />

correntes e sinais digitais, são aquisitadas por um<br />

módulo de campo SEL-2240, digitalizadas e enviadas<br />

para o relé da família 400. Essa arquitetura, diferente<br />

das soluções com a utilização de Sampl<strong>ed</strong> Values (IEC-<br />

61850-9-2), não requer sincronismo de tempo<br />

externo ou uma r<strong>ed</strong>e de comunicação complexa,<br />

tornando-a assim uma solução simples e confiável.<br />

Uma vez que a aquisição dos sinais é realizada por<br />

módulos de campo e transmitida por fibra ótica, a<br />

proteção diferencial da UG pode ser feita via relé<br />

SEL-487E na casa de máquinas, sem cabos longos de<br />

TC ou proteção piloto. Além disso, o módulo também<br />

pode m<strong>ed</strong>ir as tensões do barramento e permitir ao<br />

relé realizar o sincronismo da máquina. A figura<br />

abaixo demonstra a aplicação:<br />

SEL-2240<br />

SEL-2240<br />

Fibra ótica<br />

SEL-487E<br />

Fibra ótica<br />

Figura 1: Proteção da UG utilizando a tecnologia TiDL<br />

Para saber mais sobre a tecnologia TiDL, suas aplicações e benefícios, acesse o link a seguir:<br />

www.selinc.com/pt/solutions/p/tidl<br />

TiDL – Relé da família 400 + SEL-2240 Axion<br />

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