Coordenograma de Proteção

Página 1 de 3 Instituto Federal de Minas Gerais Campus Avançado Itabirito Exercício computacional coordenograma Professora Cláudia Rejane de Mesquita Disciplina Proteção de Sistemas Elétricos Engenharia Elétrica Valor 10 pontos Atividade 1 Plotar o Coordenograma de Proteção de fases e de neutro para o sistema abaixo Passos 1º Dimensione os TCs 2º Encontre as correntes de ajuste das unidades temporizadas 3º Encontre as correntes de ajuste das unidades instantâneas dos relés Exemplo de resposta de TCs e ajustes Página 2 de 3 Seja a formulação geral para cálculo do tempo de atuação de um relé digital onde t tempo de atuação s I corrente de linha A Is corrente de acionamento A TMS multiplicador de tempo s 𝛽 e 𝛼 parâmetros das curvas 1 Considerando os parâmetros 𝛽 e 𝛼 das curvas IEC da tabela abaixo Tipo de curva β α TMS s Normal inversa 014 002 01 a 2 Muito inversa 135 1 01 a 2 Extremamente inversa 80 2 01 a 2 4º Pedese que plotem os coordenogramas de proteção de fases e de neutro para o sistema de 4 nós utilizando as curvas NORMAL inversa Utilizem o TMS 01 para o R3 e considerem um intervalo de tempo de 040 segundos para a proteção de retaguarda As curvas poderão ser plotadas no excel ou matlab ou Octave A atividade a ser entregue deve conter os coordenogramas plotados e os arquivos excel ou m Referência httpswwwyoutubecomwatchvxceiXwn334I nesse vídeo são mostrados os principais passos para tal atividade Atividade 2 Seja o sistema abaixo Considerando o tempo de atuação do relé R105s para uma corrente de curto circuito trifásica do lado de 138kV igual a 11kA calcule os parâmetros de cada relé e plote as curvas de coordenação para β135 e α1 curva muito inversa em um mesmo gráfico Utilizar o tempo de coordenação igual a 03s Analisar os resultados encontrados 69kV 522 R2 Dados 10 MVA 69138kV Z 75 R1 521 Cargas Página 3 de 3 Seja a formulação geral para cálculo do tempo de atuação de um relé digital t βiisα 1TMS t β i is α 1 TMS onde t tempo de atuação s I corrente de linha A Is corrente de acionamento A TMS multiplicador de tempo s β e α 𝛼 parâmetros das curvas 1 Calcular a corrente de linha e as relações de transformação para os transformadores de corrente TC1 TC2 e TC3calcule também as correntes de atuação Is nos relés R1 R2 e R3 no sistema com quatro barras de 138KV de tensão nominal em cada barra Icc3ФA11kA na barra A Icc3ФB 88kA e carga de 33MVA na barra B Icc3ФC 63kA e carga de 78MVA na barra C Icc3ФD41kA e carga de 30MVA na barra D com memorial de calculo detalhado passo a passo Em seguida cálcule considerando os parâmetros β e α das curvas IEC do tipo de curva α TMS s Normal inversa β 014 α 002 Plote os coordenogramas de proteção de fases e de neutro para o sistema de 4 nós utilizando as curvas NORMAL inversa Utilize o TMS 01 para o R3 e considere um intervalo de tempo de 040 segundos para a proteção de retaguarda Memorial de calculo detalhado do passo a passo para calcular o tR3 tR2 TR1 TMSR2 e TMSR1 Planilha do excel com os valores e o gráfico Arquivo com os comandos para plotar as curvas no matlab e no Octave Passo 1 Dados do Sistema e Parâmetros Gerais Sistema de 4 Barras com tensões nominais de 138 kV Correntes de curtocircuito trifásicas I cc3Ф Barra A I cc3Ф A11kA Barra B I cc3Ф B88kA Barra C Icc3Ф C63kA Barra D Icc3Ф D41kA Cargas Barra B SB33 MVA Barra C SC78 MVA Barra D SD30 MVA Curvas IEC Normal Inversa β014 β 014 α002 α 002 TMS do relé R3TMSR 301 Intervalo de coordenação entre relés 040 s Passo 2 Cálculo das Correntes de Linha e Relações de Transformação dos TCs A corrente de linha Ilinha é obtida utilizando Ilinha S 3V nominal 1 Carga B Corrente da Carga I linhaB 33106 313810 3138 A 2 Carga C Corrente da Carga I linhaC 78106 313810 33276 A 3 Carga D Corrente da Carga I linhaD 30106 313810 31255 A 4 Relações de Transformação Transformadores de Corrente Para calcular as relações dos TCs assumimos que a corrente nominal secundária dos TCs é 5 A Assim RelaçãoTC I primário I secundário 5 Dimensionamento dos TCs TC1 AB primeiro critérioI nom I AB I ABI linhaAIlinhaBI linhaC12553276138 Inomvalor demercado aproximadamente maiorque I AB600 A 600 A 5911 A segundo critério IPMAX I cc3Ф I cc3Ф A11kA IPMAXInom20 fator de multiplicação20 por ser transformador para proteção I PMAX600201200012kA 12kA 11kAok TC 1600 A 5 A 120 TC2 BC primeiro critérioInom I BC I BCI linhaBI linhaC125532764531 Inomvalor demercado aproximadamente maiorque I BC500 A 500 A 4531 A segundo critério I PMAX I cc3Ф Icc3Ф B88kA I PMAXI nom20 fator de multiplicação20 por ser transformador para proteção I PMAX500201000010kA 10kA 88kAok TC 2500 A 5 A 100 TC3 CD primeiro critérioInom I CD ICDIlinhaC1255 Inomvalor demercado aproximadamentemaior que I CD200 A 200 A 1255 segundo critério I PMAX I cc3Ф I cc3ФC63kA I PMAXI nom20 fator de multiplicação20 por ser transformador para proteção I PMAX2002040004 kA 4 kA 63kAnão serveEntão I PMAX4002080008 kA 8 kA 63kAok TC 3 400 A 5 A 80 Passo 3 Correntes de Atuação I s nos Relés Barra B Barra C Barra D I CC 2Ф 762 kA 545 kA 355 kA Os valores de Is são ajustados considerando as correntes secundárias dos Tcs 1Relé R1 ICC 2Ф TC 1 I s InomFC TC 1 7620 120 Is 591113 120 635 7 64 I s7 A ajustado para TC 1 2Relé R2 ICC 2Ф TC 2 I s I nomFC TC 2 5450 100 Is 453113 100 545 6 59 I s6 A ajustado para TC 2 3 Relé R3BarraC ICC 2Ф TC 3 Is I nomFC TC 3 3550 80 I s 125513 80 44375 25 204 I s25 Aajustado paraTC 3 Passo 4 Cálculo dos Tempos de Atuação Usamos a fórmula t β I I s α 1 TMS 1 Relé R3TMS01 tR 3 014 I Is 002 1 01 2 Relé R2t R2tR 304 TMS R2 t R2 014 I I s 002 1 3 Relé R1tR 1tR 204 TMS R1 t R1 014 I I s 002 1 Seja a formulação geral para cálculo do tempo de atuação de um relé digital t βiisα 1TMS t β i is α 1 TMS onde t tempo de atuação s I corrente de linha A Is corrente de acionamento A TMS multiplicador de tempo s β e α parâmetros das curvas 1 𝛼 Calcular a corrente de linha e as relações de transformação para os transformadores de corrente TC1 TC2 e TC3calcule também as correntes de atuação Is nos relés R1 R2 e R3 no sistema com quatro barras de 138KV de tensão nominal em cada barra Icc3ФA11kA na barra A Icc3ФB 88kA e carga de 33MVA na barra B Icc3ФC 63kA e carga de 78MVA na barra C Icc3ФD41kA e carga de 30MVA na barra D com memorial de calculo detalhado passo a passo Em seguida cálcule considerando os parâmetros β e α das curvas IEC do tipo de curva α TMS s Normal inversa β 014 α 002 Plote os coordenogramas de proteção de fases e de neutro para o sistema de 4 nós utilizando as curvas NORMAL inversa Utilize o TMS 01 para o R3 e considere um intervalo de tempo de 040 segundos para a proteção de retaguarda Memorial de calculo detalhado do passo a passo para calcular o tR3 tR2 TR1 TMSR2 e TMSR1 Planilha do excel com os valores e o gráfico Arquivo com os comandos para plotar as curvas no matlab e no Octave Passo 1 Dados do Sistema e Parâmetros Gerais Sistema de 4 Barras com tensões nominais de 138 kV Correntes de curtocircuito trifásicas I cc 3Ф Barra A I cc 3ФA11kA Barra B I cc 3ФB8 8kA Barra C I cc 3ФC63kA Barra D I cc 3ФD4 1kA Cargas Barra B SB33 MVA Barra C SC78 MVA Barra D SD30 MVA Curvas IEC Normal Inversa β014 β 014 α002 α 002 TMS do reléR3TMSR301 Intervalo de coordenação entre relés 040 s Passo 2 Cálculo das Correntes de Linha e Relações de Transformação dos TCs A corrente de linha I linha é obtida utilizando I linha S 3V nominal 1 Carga B Corrente da Carga I linhaB 3310 6 313810 3 138 A 2 Carga C Corrente da Carga I linhaC 7810 6 313810 3 327 6 A 3 Carga D Corrente da Carga I linhaD 3010 6 313810 3 1255 A 4 Relações de Transformação Transformadores de Corrente Para calcular as relações dos TCs assumimos que a corrente nominal secundária dos TCs é 5 A Assim RelaçãoTC I primário I secundário 5 Dimensionamento dos TCs TC1 AB primeiro critério I nomI AB I ABIlinhaAI linhaBI linhaC1255327 6138 Inomvalorde mercado aproximadamentemaior que I AB600 A 600 A5911 A segundo critério I PMAXI cc 3Ф I cc 3Ф A11 kA I PMAXI nom20 fatorde multiplicação20 por ser transformador para proteção I PMAX600201200012kA 12kA11kA ok TC 1600 A 5 A 120 TC2 BC primeirocritério I nomI BC I BCI linhaBI linhaC125532764531 I nomvalorde mercadoaproximadamente maior que I BC500 A 500 A4531 A segundo critério I PMAXI cc 3Ф I cc 3ФB88kA I PMAXI nom20 fatorde multiplicação20 por ser transformador para proteção I PMAX500201000010kA 10kA88kA ok TC 2500 A 5 A 100 TC3 CD primeirocritério I nomI CD I CDI linhaC1255 I nomvalorde mercadoaproximadamentemaior que I CD200 A 200 A1255 segundo critério I PMAXI cc 3Ф I cc 3ФC63kA I PMAXI nom20 fatorde multiplicação20 por ser transformador para proteção I PMAX2002040004 kA 4 kA63 kA não serveEntão I PMAX4002080008 kA 8kA63kA ok TC 3400 A 5 A 80 Passo 3 Correntes de Atuação I s nos Relés Barra B Barra C Barra D I CC2Ф 762 kA 545 kA 355 kA Os valores deI s são ajustados considerando as correntes secundárias dos Tcs 1 Relé R1 I CC2Ф TC 1 I s I nom FC TC 1 7620 120 I s 591113 120 635764 I s7 A ajustado paraTC 1 2 Relé R2 I CC2Ф TC 2 I s I nom FC TC 2 5450 100 I s 453113 100 545659 I s6 A ajustado paraTC 2 3Relé R3 BarraC I CC2Ф TC 3 I s I nom FC TC 3 3550 80 I s 125513 80 4437525204 I s25 A ajustado paraTC 3 Passo 4 Cálculo dos Tempos de Atuação Usamos a fórmula t β I I s α 1 TMS 1Relé R3 TMS01 t R3 014 I I s 0 02 1 01 2 Relé R2 t R2t R 304 TMSR2 t R2 014 I I s 002 1 3 Relé R1 t R1t R 204 TMSR1 t R1 014 I I s 002 1