Jornal Interface - ed. 53

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Parte 2 – Função ANSI 40
na figura 1, que apresenta três limites operacionais
para um gerador:
Segmento 1- Limite para a capacidade de exportação
de potência reativa do gerador. É o limite de
sobreexcitação;
Segmento 2 - Limite de saída de potência ativa do
gerador no fator de potência próximo da unidade;
Segmento 3 - Limite para a capacidade de importação
de potência reativa do gerador. É o limite de
subexcitação.
a edição anterior, foi introduzida uma série de
Nfascículos, cujo objetivo é de apresentar as
inovações desenvolvidas recentemente nos
relés digitais para proteção de geradores, destacandose
os novos princípios de funcionamento e as
c o n s e q u e n t e s m e l h o r i a s n a s e g u r a n ç a e
confiabilidade. Nesta edição será apresentada a
função de proteção contra perda de excitação, ou
perda de campo (ANSI 40).
O que é perda de campo?
Segundo a norma IEEE Std C37.102 TM, a excitação
em máquinas pode ser perdida por vários motivos,
como abertura acidental do disjuntor de campo, um
curto-circuito no campo, uma falha no regulador de
tensão, um eventual mau contato nas escovas da
excitatriz e falha na fonte de alimentação do sistema de
excitação.
Uma perda de campo resulta em uma excitação
insuficiente para a operação adequada de geradores
síncronos, fazendo com que operem fora de sua curva
de capabilidade. Nesse caso, a melhor solução é a
desconexão rápida da máquina do sistema, de forma a
minimizar o estresse para o gerador e manter a
estabilidade do sistema elétrico. Quando um gerador
síncrono perde a excitação, ele passa a absorver
potência reativa do sistema elétrico, o que causa um
sobreaquecimento no estator e rotor da máquina,
além de riscos de instabilidade no sistema.
Curva de capabilidade de geradores:
A curva de capabilidade de um gerador define seus
limites de operação no plano P-Q, conforme mostrado
Figura 1: Curva de capabilidade de geradores de rotor
cilíndrico e de polos salientes
Proteção contra perda de campo (ANSI 40):
É necessário que uma função detecte a condição de
perda de campo e atue nos disjuntores principais da
máquina e de campo de forma rápida. A função ANSI
40 é uma das mais tradicionais na proteção de
geradores, que é recomendada para máquinas de
capacidade acima de 5MVA, sendo opcional para
máquinas de menor porte. Existem vários métodos
para a proteção contra perda de excitação, porém o
tipo mais adotado é o baseado na medição da
impedância nos terminais da máquina.
Função ANSI 40 tradicional:
O método tradicionalmente usado para detecção de
perda de campo é um elemento mho, cujo centro é
inserido no eixo negativo de reatância e deslocado da
origem. As interseções podem ser escolhidas em
função das reatâncias Xd e Xd por meio de ajustes no
relé. A figura 2, abaixo, ilustra a função no diagrama
RX.
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