Perguntas e Respostas sobre Proteção por Microcomputador e Dispositivos Automáticos: Explicando Funções Principais e Essenciais de Aplicação
O que é um dispositivo de proteção por microcomputador?
Resposta: Um dispositivo de proteção por microcomputador é um dispositivo automático que pode detectar falhas ou condições anormais de operação em equipamentos elétricos dentro de um sistema de energia, e agir para desligar disjuntores ou emitir sinais de alarme.
Quais são as funções básicas da proteção por microcomputador?
Resposta:
Isolar automaticamente, rapidamente e seletivamente o equipamento com falha do sistema, acionando disjuntores, garantindo que o equipamento sem falha retome a operação normal rapidamente e evitando danos adicionais ao equipamento com falha.
Detectar condições anormais de operação de equipamentos elétricos, e, com base nos requisitos de manutenção operacional, acionar sinais de alarme ou desconectar equipamentos que possam ser danificados ou desenvolver falhas se continuarem em operação. A proteção relé respondendo a condições anormais geralmente não requer ação imediata e pode incluir um atraso de tempo.
Quais são os requisitos fundamentais para a proteção por microcomputador?
Resposta: A proteção por microcomputador desempenha um papel crucial na garantia da operação segura, estável e confiável dos sistemas de energia e no pronto desligamento de falhas. Portanto, a proteção relé deve atender aos seguintes requisitos:
Seletividade: Quando ocorre uma falha no sistema, o dispositivo de proteção deve isolar apenas o equipamento com falha, garantindo que o equipamento sem falha continue a operar, minimizando assim a área de interrupção e alcançando a operação seletiva.
Velocidade: Após uma falha no sistema, se a falha não for rapidamente eliminada, pode se agravar. Por exemplo, durante um curto-circuito, a tensão cai significativamente, fazendo com que os motores próximos ao ponto de falha desacelerem ou parem, interrompendo a produção normal. Além disso, os geradores não podem fornecer energia durante uma falha, o que pode levar à instabilidade do sistema. Além disso, o equipamento com falha suporta correntes de falha elevadas, sofre danos mecânicos e térmicos graves. Quanto mais tempo a corrente de falha persistir, mais graves serão os danos. Portanto, após uma falha, o sistema de proteção deve agir o mais rápido possível para isolar a falha.
Sensibilidade: O dispositivo de proteção deve detectar falhas e condições anormais em sua zona protegida de forma confiável. Isso significa que ele deve operar sensivelmente, não apenas durante curtos-circuitos metálicos trifásicos sob condições de operação máxima, mas também durante curtos-circuitos bifásicos com alta resistência de transição sob condições de operação mínima, mantendo sensibilidade suficiente e operação confiável.
Confiabilidade: A confiabilidade de um sistema de proteção é crucial. Ele não deve falhar em operar quando ocorrer uma falha em sua zona de proteção, nem deve operar incorretamente quando não houver falha. Um dispositivo de proteção não confiável, uma vez em operação, pode se tornar uma fonte de acidentes ampliados ou até mesmo diretos.
Descreva brevemente as proteções baseadas em microcomputador usadas para transformadores e suas respectivas funções.
Resposta: Os transformadores são equipamentos vitais nos sistemas de energia. Suas falhas afetam severamente a confiabilidade do fornecimento de energia e a operação normal do sistema. Transformadores de grande capacidade também são extremamente valiosos, portanto, devem ser instalados dispositivos de proteção com excelente desempenho e alta confiabilidade, com base na capacidade e importância do transformador.
As falhas dos transformadores podem ser classificadas em falhas internas e externas no tanque.
Falhas internas no tanque incluem principalmente:curtos-circuitos entre fases, curtos-circuitos entre espiras e curtos-circuitos monofásicos à terra. As correntes de curto-circuito geram arcos que podem queimar enrolamentos, isolamentos e o núcleo, e podem causar vaporização intensa do óleo do transformador, potencialmente levando a explosões do tanque.
Falhas externas no tanque incluem:curtos-circuitos entre fases e curtos-circuitos monofásicos à terra em terminais e cabos de saída.
Condições anormais de operação incluem:sobrecorrente devido a curtos-circuitos externos, sobrecarga devido a várias razões e nível baixo de óleo no tanque.
Com base nesses tipos de falhas e condições anormais, devem ser instalados os seguintes dispositivos de proteção:
Proteção gás (Buchholz) para curtos-circuitos internos no tanque e nível baixo de óleo.
Proteção diferencial longitudinal ou proteção de sobrecorrente instantânea para curtos-circuitos multifásicos em enrolamentos e cabos, curtos-circuitos à terra em enrolamentos e cabos em sistemas de aterramento de alta corrente, e curtos-circuitos entre espiras.
Proteção de sobrecorrente (ou proteção de sobrecorrente com início de tensão composta ou proteção de corrente negativa de sequência) para curtos-circuitos entre fases externos, servindo como backup para a proteção gás e diferencial (ou sobrecorrente instantânea).
Proteção de corrente zero-seqüência para curtos-circuitos à terra externos em sistemas de aterramento de alta corrente.
Proteção de sobrecarga para sobrecargas simétricas, etc.
Quais proteções são instaladas para uma unidade gerador-transformador (gen-transformador) de 600MW?
Resposta:
Proteção diferencial da unidade gerador-transformador
Proteção diferencial longitudinal do gerador
Proteção diferencial do transformador principal
Proteção de perda de excitação do gerador
Proteção de fora de passo do gerador
Proteção de potência reversa do gerador
Proteção de baixa frequência do gerador
Proteção de sobreexcitação
Proteção de falha de aterramento do estator do gerador
Proteção de sobrecorrente do gerador
Proteção de sobrecorrente de sequência negativa inversa do gerador
Proteção de sobrecarga do estator do gerador
Proteção de perda de água do gerador
Proteção de corrente zero-seqüência do ponto neutro do transformador principal
Proteção gás (Buchholz) do transformador principal
Proteção de alívio de pressão do transformador principal
Quais são as diferenças entre a proteção diferencial e a proteção gás do transformador principal? Ambas as proteções podem detectar falhas internas do transformador?
Resposta: A proteção diferencial é a proteção primária para transformadores; a proteção gás é a proteção principal para falhas internas do transformador.
A faixa de proteção da proteção diferencial abrange o equipamento elétrico primário entre os transformadores de corrente em todos os lados do transformador principal, incluindo:
Curtos-circuitos multifásicos em cabos e enrolamentos do transformador
Curtos-circuitos severos entre espiras
Curtos-circuitos à terra em cabos de enrolamentos em sistemas de aterramento de alta corrente
A faixa de proteção da proteção gás inclui:
Curtos-circuitos multifásicos internos no transformador
Curtos-circuitos entre espiras, e curtos-circuitos entre espiras e o núcleo ou a carcaça externa
Falhas no núcleo (como superaquecimento e danos)
Nível baixo de óleo ou vazamento de óleo
Contato ruim em reguladores de derivação ou soldagem defeituosa de condutores
A proteção diferencial pode ser instalada em transformadores, geradores, barras e linhas de transmissão, enquanto a proteção gás é exclusiva para transformadores.
Para falhas internas do transformador (exceto curtos-circuitos menores entre espiras), tanto a proteção diferencial quanto a proteção gás podem responder. Como as falhas internas causam movimento de óleo e aumento da corrente primária, ambas as proteções podem ser ativadas. Qual delas opera primeiro depende da natureza da falha.
Que tipos de falhas as proteções de corrente zero-seqüência do ponto neutro do transformador principal, corrente de gap e sobretensão zero-seqüência protegem? Quais são os princípios de ajuste?
Resposta: As proteções de corrente zero-seqüência do ponto neutro do transformador principal, corrente de gap e sobretensão zero-seqüência são projetadas para proteger contra falhas à terra nas linhas de saída do próprio equipamento. Elas geralmente servem como proteção de backup para falhas de aterramento no sistema de 110–220 kV no lado de alta tensão do transformador. A proteção de corrente zero-seqüência é usada quando o ponto neutro do transformador está aterrado; a proteção de sobretensão zero-seqüência é usada quando o ponto neutro não está aterrado; e a proteção de corrente de gap é usada quando o ponto neutro do transformador está aterrado através de um gap de faísca.
A proteção de corrente zero-seqüência tem uma corrente de partida pequena, tipicamente em torno de 100 A, com um tempo de operação de cerca de 0,2 segundos. A proteção de sobretensão zero-seqüência é geralmente ajustada em duas vezes a tensão nominal de fase. Para evitar sobretensões transitórias durante aterramentos monofásicos, o atraso de tempo é geralmente ajustado para 0,1–0,2 segundos. O comprimento do gap de faísca no ponto neutro do lado de 220 kV do transformador é geralmente de 325 mm, com uma tensão de ruptura RMS de 127,3 kV. Quando a tensão neutra excede a tensão de ruptura, o gap se rompe, permitindo que a corrente zero-seqüência flua pelo ponto neutro. O tempo de proteção é ajustado para 0,2 segundos.
O que são proteção primária e proteção de backup?
Resposta: A proteção primária refere-se à proteção que, diante de uma falha de curto-circuito, atende aos requisitos de estabilidade do sistema e segurança do equipamento, e seleciona o desligamento para eliminar falhas no equipamento protegido e na linha inteira.
A proteção de backup refere-se à proteção que elimina falhas quando a proteção primária ou o disjuntor falham em operar.
Qual é a função da excitação forçada do gerador?
Resposta:
Aumenta a estabilidade do sistema de energia.
Permite a recuperação rápida da tensão após a eliminação da falha.
Melhora a confiabilidade da operação da proteção de sobrecorrente com atraso de tempo.
Melhora as condições de auto-início dos motores durante falhas no sistema.
