Operação e Tratamento de Falhas de Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica de Alta e Baixa Tensão

Composição e Função Básica da Proteção Contra Falha de Disjuntor

A proteção contra falha de disjuntor refere-se a um esquema de proteção que opera quando a proteção por relé de um dispositivo elétrico com falha emite um comando de desligamento, mas o disjuntor não opera. Ela utiliza o sinal de desligamento de proteção do equipamento com falha e a medição de corrente do disjuntor falho para determinar a falha do disjuntor. A proteção pode então isolar outros disjuntores relevantes na mesma subestação em um curto intervalo de tempo, minimizando a área de interrupção, garantindo a estabilidade geral da rede, prevenindo danos graves a geradores, transformadores e outros componentes com falhas, e evitando o colapso catastrófico da rede.

Uma falha de disjuntor constitui uma falha dupla—combinando uma falha no sistema de energia com uma falha no disjuntor. Embora critérios de desempenho ligeiramente relaxados possam ser aceitáveis, o princípio fundamental permanece: a falha deve ser limpa. Em redes modernas de alta tensão e extra-alta tensão, a proteção contra falha de disjuntor é amplamente adotada como um método de proteção de backup próximo.

Composição e Função da Proteção Contra Falha

A proteção contra falha de disjuntor consiste em um elemento de bloqueio de tensão, um circuito de inicialização (formado pela operação de proteção e discriminação de corrente), um elemento de atraso e um circuito de saída de desligamento.

O circuito de inicialização é crucial para a operação correta e confiável de todo o sistema de proteção. Deve ser seguro e empregar critérios duplos para evitar a inicialização falsa devido ao julgamento de condição única, contatos de proteção travados, contato acidental ou energização involuntária. O circuito de inicialização inclui dois elementos formando uma lógica "E":

• Elemento de Inicialização: Geralmente usa o próprio circuito de saída automática de desligamento do disjuntor. Isso pode ser o contato de reinício instantâneo do próprio relé de desligamento ou um relé intermediário auxiliar paralelo com retorno instantâneo. Um contato que operou, mas não foi redefinido, indica falha do disjuntor.

• Elemento de Discriminação: Identifica de várias maneiras se a falha ainda persiste. Equipamentos operacionais existentes comumente usam métodos de "presença de corrente"—corrente de fase (para linhas) ou corrente de sequência zero (para transformadores). Se a corrente permanecer no circuito após a operação da proteção, confirma que a falha não foi limpa.

O elemento de atraso serve como uma etapa intermediária na proteção contra falha de disjuntor. Para prevenir a operação indevida causada pela falha de um único elemento de tempo, o elemento de tempo deve formar uma lógica "E" com o circuito de inicialização antes de ativar o relé de saída de desligamento.

O bloqueio de tensão para a proteção contra falha geralmente consiste em relés de baixa tensão da barra, tensão de sequência negativa e tensão de sequência zero. Quando a proteção contra falha compartilha o circuito de saída de desligamento com a proteção diferencial da barra, eles também compartilham os mesmos elementos de bloqueio de tensão.