Sistemas de Proteção de Transformadores: Proteção por Gás Proteção contra Sobrecorrente e Projeto de Relé Diferencial
Para falhas de curto-circuito nos cabos de saída do transformador, isuladores e componentes internos, devem ser instalados dispositivos de proteção apropriados, e devem atender às seguintes disposições:
Transformadores com capacidade de 10 MVA ou mais operando individualmente, e transformadores com capacidade de 6,3 MVA ou mais operando em paralelo, devem ser equipados com proteção diferencial piloto. Transformadores importantes com capacidade de 6,3 MVA ou menos operando individualmente também podem ser equipados com proteção diferencial piloto.
Transformadores abaixo de 10 MVA podem ser equipados com proteção instantânea de sobrecorrente e proteção de sobrecorrente. Para transformadores de 2 MVA ou mais, se o fator de sensibilidade da proteção instantânea de sobrecorrente não atender aos requisitos, recomenda-se a proteção diferencial piloto.
Para transformadores com capacidade de 0,4 MVA ou mais, tensão primária de 10 kV ou menos, e conexões de enrolamento delta-estrela, pode-se usar a proteção de sobrecorrente de duas fases e três relés.
Todos os dispositivos de proteção especificados acima devem acionar o disjuntor em todos os lados do transformador.
Durante a operação do transformador, as falhas internas às vezes podem ser difíceis de detectar e tratar prontamente, potencialmente levando a acidentes. A instalação de proteção por relé de gás pode ajudar a prevenir tais incidentes em certa medida.
Introdução à Proteção por Gás
A proteção por gás é uma das principais proteções para transformadores e pertence à proteção não-elétrica. É dividida em proteção por gás leve e proteção por gás pesado. Os princípios de funcionamento são diferentes: a proteção por gás leve opera quando pequenas falhas internas causam a decomposição do óleo isolante e a geração de gás devido ao aquecimento. O gás acumulado na parte superior do relé faz com que a taça aberta perca a flutuabilidade e afunde, acionando o contato de reed para fechar e enviar um sinal de alarme. A proteção por gás pesado opera quando uma falha interna grave causa a rápida expansão do óleo devido ao aquecimento ou arco, gerando um grande volume de gás e um fluxo de óleo de alta velocidade em direção ao reservatório de óleo. Este fluxo impacta o defletor interno do relé, superando a resistência da mola e movendo o ímã para fechar o contato de reed, resultando em um comando de desligamento. Normalmente, deve ser configurada no modo de desligamento. Além da proteção por gás, as proteções não-elétricas para grandes transformadores a óleo geralmente incluem proteção contra alívio de pressão e proteção contra mudança súbita de pressão.
A principal diferença entre a proteção por gás leve e pesado está nos valores de configuração do relé: a proteção por gás leve emite apenas um sinal de alarme sem desligar, enquanto a proteção por gás pesado inicia diretamente um desligamento.
A tensão de sequência zero é igual à soma vetorial das tensões trifásicas. O método de cálculo para a corrente de sequência zero é semelhante.
O princípio da proteção por gás pesado baseia-se em um design de flutuador e relé de reed. A câmara de óleo do relé está conectada ao tanque do transformador. Quando uma falha gera gás, a acumulação de gás baixa o flutuador até uma certa posição, fechando o contato de primeira etapa para disparar um alarme de gás leve. À medida que o gás continua a se acumular, o flutuador desce ainda mais, ativando o contato de segunda etapa, fechando o circuito de gás pesado e desligando o disjuntor.
Diferença nos Princípios de Funcionamento entre a Proteção por Gás Leve e Pesado
Os relés de gás leve consistem em uma taça aberta e contatos de reed, e operam para enviar um sinal. Os relés de gás pesado consistem em um defletor, mola e contatos de reed, e operam para desligar.
Em operação normal, o relé está cheio de óleo, e a taça aberta flutua devido à flutuabilidade, mantendo os contatos de reed abertos. Quando ocorre uma pequena falha interna, o gás que sobe lentamente entra no relé, diminuindo o nível de óleo. A taça aberta gira no sentido anti-horário em torno de seu pivô, fechando o contato de reed e emitindo um sinal de alarme. Quando ocorre uma falha interna grave, um grande volume de gás é gerado rapidamente, causando um aumento súbito na pressão do tanque e um fluxo de óleo de alta velocidade em direção ao reservatório de óleo. Este fluxo impacta o defletor do relé, que supera a resistência da mola, move o ímã em direção ao contato de reed, fecha o contato e dispara um desligamento.
A característica do relé refere-se à relação entre suas quantidades de entrada e saída durante todo o processo de operação. Seja operando ou retornando, o relé move-se diretamente de sua posição inicial para a final, sem parar em nenhuma posição intermediária. Essa característica de "mudança de passo" é conhecida como característica do relé.
