Proteção de Barramento | Esquema de Proteção Diferencial de Barramento
Nos primeiros dias, apenas relés de sobrecorrente convencionais eram usados para proteção de barramento. No entanto, é desejável que uma falha em qualquer alimentador ou transformador conectado ao barramento não perturbe o sistema de barramento. Considerando isso, os tempos de operação dos relés de proteção de barramento são definidos de forma extensa. Portanto, quando ocorre uma falha no próprio barramento, leva muito tempo para isolar o barramento da fonte, o que pode causar grandes danos no sistema de barramento.
Nos dias atuais, relés de proteção de distância de segunda zona nas alimentações de entrada, com tempo de operação de 0,3 a 0,5 segundos, têm sido aplicados para proteção de barramento.
Mas este esquema também tem uma grande desvantagem. Este esquema de proteção não consegue discriminar a seção defeituosa do barramento.
Atualmente, o sistema elétrico de potência lida com uma quantidade enorme de energia. Portanto, qualquer interrupção no sistema de barramento total causa grandes perdas para a empresa. Torna-se essencial isolar apenas a seção defeituosa do barramento durante uma falha.
Outra desvantagem do esquema de proteção de distância de segunda zona é que, às vezes, o tempo de limpeza não é curto o suficiente para garantir a estabilidade do sistema.
Para superar as dificuldades mencionadas, o esquema de proteção diferencial de barramento, com um tempo de operação inferior a 0,1 segundo, é comumente aplicado a muitos sistemas de barramento SHT.
Proteção Diferencial de Barramento
Proteção Diferencial de Corrente
O esquema de proteção de barramento, envolve a lei de corrente de Kirchoff, que afirma que a corrente total entrando em um nó elétrico é exatamente igual à corrente total saindo do nó.
Portanto, a corrente total entrando em uma seção de barramento é igual à corrente total saindo da seção de barramento.
O princípio da proteção diferencial de barramento é muito simples. Aqui, as segundárias dos TCs (Transformadores de Corrente) são conectadas em paralelo. Isso significa que os terminais S1 de todos os TCs são conectados juntos e formam um fio de barramento. Da mesma forma, os terminais S2 de todos os TCs são conectados juntos para formar outro fio de barramento.
Um relé de disparo é conectado entre esses dois fios de barramento.
Aqui, na figura acima, assumimos que, em condições normais, as alimentações A, B, C, D, E e F carregam as correntes IA, IB, IC, ID, IE e IF.
Agora, de acordo com a lei de corrente de Kirchoff,
Essencialmente, todos os TCs usados para a proteção diferencial de barramento têm a mesma razão de corrente. Portanto, a soma de todas as correntes secundárias também deve ser igual a zero.
Agora, digamos que a corrente através do relé conectado em paralelo com todas as segundárias dos TCs seja iR, e iA, iB, iC, iD, iE e iF são as correntes secundárias.
Agora, vamos aplicar a KCL no nó X. De acordo com a KCL no nó X,
Portanto, está claro que, em condições normais, não há corrente fluindo através do relé de disparo de proteção de barramento. Este relé é geralmente referido como Relé 87. Agora, suponha que uma falha ocorra em qualquer um dos alimentadores, fora da zona protegida. Nesse caso, a corrente de falha passará pelo primário do TC desse alimentador. Esta corrente de falha é contribuída por todos os outros alimentadores conectados ao barramento. Portanto, a parte contribuída da corrente de falha flui através do TC correspondente do respectivo alimentador. Assim, nessa condição de falha, se aplicarmos a KCL no nó K, ainda obteremos, iR = 0.
Isso significa que, em condições de falha externa, não há corrente fluindo através do relé 87. Agora, considere uma situação em que a falha ocorre no próprio barramento.
Nesta condição, a corrente de falha também é contribuída por todos os alimentadores conectados ao barramento. Portanto, nesta condição, a soma de todas as correntes de falha contribuídas é igual à corrente de falha total.
Agora, no caminho de falha, não há TC. (em falha externa, tanto a corrente de falha quanto a corrente contribuída para a falha por diferentes alimentadores têm TC em seu caminho de fluxo).
A soma de todas as correntes secundárias não é mais zero. É igual ao equivalente secundário da corrente de falha.
Agora, se aplicarmos a KCL nos nós, obteremos um valor não nulo de iR.
Assim, nesta condição, a corrente começa a fluir através do relé 87, fazendo com que o disjuntor correspondente a todos os alimentadores conectados a esta seção do barramento seja disparado.
Como todos os alimentadores de entrada e saída, conectados a esta seção do barramento, são disparados, o barramento fica sem energia.
Este esquema de proteção diferencial de barramento também é referido como proteção diferencial de corrente de barramento.
Proteção Diferencial de Barramento Segmentado
Durante a explicação do princípio de funcionamento da proteção diferencial de corrente de barramento, mostramos um barramento simples e não segmentado. Mas, em sistemas de tensão moderadamente alta, o barramento elétrico é segmentado em mais de uma seção para aumentar a estabilidade do sistema. Isso é feito porque, uma falha em uma seção do barramento não deve perturbar a outra seção do sistema. Portanto, durante uma falha no barramento, todo o barramento seria interrompido.
Vamos desenhar e discutir a proteção de um barramento com duas seções.
Aqui, a seção A do barramento ou zona A é delimitada pelos TC1, TC2 e TC3, onde TC1 e TC2 são TCs de alimentação e TC3 é o TC do barramento.
Da mesma forma, a seção B do barramento ou zona B é delimitada pelos TC4, TC5 e TC6, onde TC4 é o TC do barramento, e TC5 e TC6 são TCs de alimentação.
Portanto, a zona A e B são sobrepostas para garantir que não haja zonas deixadas de fora neste esquema de proteção de barramento.
Os terminais ASI dos TC1, 2 e 3 são conectados juntos para formar o barramento secundário ASI;
Os terminais BSI dos TC4, 5 e 6 são conectados juntos para formar o barramento secundário BSI.
Os terminais S2 de todos os TCs são conectados juntos para formar um barramento comum S2.
Agora, o relé de proteção de barramento 87A para a zona A está conectado entre o barramento ASI e S2.
O relé 87B para a zona B está conectado entre o barramento BSI e S2.
Este esquema de proteção diferencial de barramento segmentado opera de maneira semelhante à proteção diferencial de corrente de barramento.
Isso é, qualquer falha na zona A fará com que apenas CB1, CB2 e o CB do barramento sejam disparados.
Qualquer falha na zona B fará com que apenas CB5, CB6 e o CB do barramento sejam disparados.
Portanto, uma falha em qualquer seção do barramento isolará apenas essa porção do sistema vivo.
Na proteção diferencial de corrente de barramento, se os circuitos secundários dos TCs, ou os fios de barramento estiverem abertos, o relé pode ser acionado para isolar o barramento do sistema vivo. Mas isso não é desejável.
