Coordenação de Reclosers e Sectionalizers em Redes de Distribuição
Coordenação de Reclosers e Sectionalizers em Redes de Distribuição
Os reclosers automáticos e os sectionalizers automáticos (reclosers e sectionalizers, para abreviar) são dispositivos automatizados relativamente completos e altamente confiáveis. Eles não apenas podem eliminar com confiabilidade e prontidão falhas transitórias, mas também minimizar o alcance do corte de energia causado por falhas permanentes. Como os reclosers e sectionalizers são usados em redes de distribuição, eles podem selecionar e eliminar efetivamente falhas transitórias para evitar que se desenvolvam em falhas permanentes e também isolar falhas permanentes, aumentando assim consideravelmente a confiabilidade do fornecimento de energia.
1. Funções e Características dos Reclosers Automáticos
Um recloser automático é um dispositivo automatizado com funções de proteção, detecção e controle. Ele possui curvas características de tempo-corrente inverso com diferentes limites de tempo e uma função de múltiplas reoperações. É um novo tipo de aparelho eletromecânico que integra um disjuntor, proteção relé e mecanismo de operação. Pode detectar automaticamente a corrente que passa pelo circuito principal do recloser. Quando uma corrente de falha é confirmada, ele interrompe automaticamente a corrente de falha de acordo com a proteção de tempo inverso após um determinado período e realiza múltiplas reoperações conforme necessário para restaurar o fornecimento de energia à linha. Se a falha for transitória, a linha retornará ao fornecimento normal de energia após o recloser reoperar; se a falha for permanente, após o recloser completar o número pré-definido de operações de reoperação (geralmente 3 vezes) e confirmar que a falha na linha é permanente, ele bloqueará automaticamente e não fornecerá mais energia à linha com falha até que a falha seja eliminada e o bloqueio de reoperação seja liberado manualmente para restaurar o estado normal.
As funções e características específicas dos reclosers são as seguintes:
Em termos de desempenho de interrupção, os reclosers têm funções como interromper correntes de curto-circuito, realizar múltiplas reoperações, selecionar a coordenação sequencial das características de proteção e reiniciar o sistema de proteção.
Um recloser é composto principalmente por uma câmara de extinção de arco, um mecanismo de operação, um sistema de controle, uma bobina de fechamento e outras partes.
Um recloser é um dispositivo de controle local. Em termos de características de proteção e controle, ele tem funções como detecção de falhas autônomas, julgamento da natureza da corrente, execução de operações de comutação e pode retornar ao estado inicial, memorizar o número de operações e concluir a seleção de sequências de operação, como bloqueio de fechamento. Para reclosers usados em linhas, não há dispositivo de operação adicional, e sua energia de operação é obtida diretamente da linha de alta tensão. Para aqueles usados em subestações, há um suprimento de energia de baixa tensão para a abertura e fechamento do mecanismo de operação.
Os reclosers são adequados para métodos de instalação em linhas de distribuição externas e podem ser instalados tanto em subestações quanto em diversos postes.
O número de operações de bloqueio, as características de velocidade de abertura e a sequência de operação de reoperação de diferentes tipos de reclosers geralmente são diferentes. Sua característica típica de 4 operações de interrupção e 3 operações de reoperação é: interrupção → (T₁) fechamento - interrupção → (T₂) fechamento - interrupção → (T₃) fechamento - interrupção, onde T₁ e T₂ são ajustáveis e variam com diferentes produtos. Pode ajustar o número de operações de reoperação e o intervalo de tempo de reoperação de acordo com as necessidades durante a operação.
A interrupção de falhas entre fases em reclosers utiliza a característica de tempo inverso para cooperar com a característica de amperagem-tempo de fusíveis (mas a interrupção de falhas de terra em reclosers controlados eletronicamente geralmente utiliza o limite de tempo definido). Os reclosers possuem dois tipos de curvas características de amperagem-tempo: rápida e lenta. Geralmente, sua primeira operação de interrupção atua de acordo com a curva rápida, de modo que possa cortar a corrente de falha em 0,03-0,04s. Para operações de interrupção subsequentes, diferentes curvas características de amperagem-tempo podem ser selecionadas de acordo com as necessidades de coordenação de proteção.
2. Funções e Características dos Sectionalizers Automáticos
Um sectionalizer é um dispositivo de proteção automática usado em um sistema de distribuição para isolar a seção da linha com falha. Geralmente é usado em cooperação com um recloser automático ou um disjuntor. Um sectionalizer não pode interromper correntes de falha. Quando ocorre uma falha em uma linha seccionada, o recloser de proteção de backup ou o disjuntor do sectionalizer opera, e a função de contagem do sectionalizer começa a acumular o número de operações de disparo do recloser. Quando o sectionalizer atinge o número pré-definido de operações registradas, ele irá disparar automaticamente no momento em que o dispositivo de backup dispara para desconectar a seção da linha com falha. O recloser reopera novamente para restaurar o fornecimento de energia a outras linhas. Se o número de operações de disparo do recloser não atingir o número pré-definido de operações registradas do sectionalizer e a falha tiver sido eliminada, a contagem acumulada do sectionalizer desaparecerá automaticamente após um período de tempo, retornando ao estado inicial.
Os sectionalizers são divididos em dois tipos de acordo com o número de fases: monofásico e trifásico. De acordo com o método de controle, eles são divididos em controle hidráulico e controle eletrônico. Os sectionalizers controlados hidraulicamente usam controle hidráulico para contagem, enquanto os sectionalizers controlados eletronicamente usam contagem eletrônica. As principais funções e características dos sectionalizers automáticos são as seguintes:
Os sectionalizers têm a função de contar automaticamente o número de operações de disparo do dispositivo de proteção superior.
Um sectionalizer não pode isolar correntes de falha, mas pode desconectar falhas permanentes de linha em cooperação com um recloser. Como pode isolar correntes de carga total, pode ser usado como um interruptor de carga operado manualmente.
Um sectionalizer pode realizar disparo automático e manual. Após o disparo, ele está em estado de bloqueio e só pode restaurar o fornecimento de energia através do fechamento manual.
Um sectionalizer tem uma bobina de disparo conectada em série no circuito principal, e a corrente de operação mínima pode ser alterada substituindo a bobina.
Não há conexão mecânica ou elétrica entre um sectionalizer e um recloser, e não há restrição em seu local de instalação.
Um sectionalizer não possui uma característica de amperagem-tempo, portanto, tem vantagens especiais em uso. Por exemplo, pode ser usado em situações onde as curvas de características de proteção de dois dispositivos de proteção são muito próximas, compensando assim a deficiência de que a coordenação às vezes não pode ser alcançada, mesmo adicionando etapas em um sistema de proteção multinível.
3. Cooperação entre Reclosers e Sectionalizers
A operação cooperativa de reclosers e sectionalizers pode realizar a eliminação de falhas transitórias, o isolamento de áreas de falha permanente e garantir o fornecimento normal de energia em segmentos de linha sem falhas. Devido às diferentes funções de reclosers e sectionalizers, primeiro, a disposição de seções da linha deve ser determinada de forma razoável de acordo com as condições de operação do sistema para melhorar o grau de automação da linha de distribuição e a confiabilidade do fornecimento de energia. Sua estrutura típica é mostrada na Figura 1.
Teoricamente, cada ponto de ramificação na linha deve ser considerado como um ponto de seccionamento. Dessa forma, mesmo que uma falha permanente ocorra em uma linha de ramificação relativamente curta, ela pode ser seccionada de forma seletiva, mantendo o fornecimento normal de energia em outros segmentos. No entanto, devido a restrições econômicas e de condições de operação, isso muitas vezes não é possível. Portanto, é necessário proceder com base na realidade e adaptar-se às condições locais. Tanto os reclosers quanto os sectionalizers são dispositivos inteligentes com muitas vantagens, como alto grau de automação. No entanto, eles só podem desempenhar seus papéis quando usados em coordenação correta. Portanto, devem ser seguidos os seguintes princípios de coordenação:
O sectionalizer deve estar conectado em série com o recloser e instalado no lado de carga do recloser.
O recloser de backup deve ser capaz de detectar e agir sobre a menor corrente de falha dentro do alcance de proteção do sectionalizer.
A corrente de partida do sectionalizer deve ser menor que a menor corrente de falha dentro de seu alcance de proteção.
As classificações de estabilidade térmica e dinâmica do sectionalizer devem atender aos requisitos.
A corrente de partida do sectionalizer deve ser menor que 80% da menor corrente de disparo da proteção de backup e maior que o valor pico da corrente de carga máxima esperada.
O número de vezes de registro do sectionalizer deve ser pelo menos 1 vez menor que o número de vezes de disparo da proteção de backup antes do bloqueio.
O tempo de memória do sectionalizer deve ser maior que o tempo total acumulado de interrupção de falha (TAT) da proteção de backup. O tempo total acumulado (TAT) da ação da proteção de backup é a soma do tempo de condução de corrente de falha de cada falha na sequência de proteção de backup e o intervalo de reoperação. Como o sectionalizer não possui uma característica de amperagem-tempo, a coordenação entre o recloser e o sectionalizer não requer o estudo de curvas de proteção.
A proteção de backup do recloser é configurada para bloquear após 4 operações de disparo. Essas operações podem ser uma combinação de qualquer modo de operação rápido e lento (ou atrasado), e o número de vezes de configuração para o sectionalizer é selecionado como 3 contagens. Se uma falha permanente ocorrer na linha no lado de carga do sectionalizer, o sectionalizer abrirá para isolar a falha antes do 3º fechamento do recloser, e então o recloser fornecerá energia à linha sem falhas. Se houver outros sectionalizers configurados em série, o número de vezes de bloqueio que eles são configurados deve ser menor em níveis sucessivos.
Quando ocorre uma falha na linha no lado de carga do sectionalizer de última etapa, o recloser atua. Os sectionalizers conectados em série registram todas as vezes que o recloser interrompe a corrente. Após o sectionalizer de última etapa atingir o número de vezes de ação, ele dispara para isolar a falha, e então o recloser reopera para conectar a linha sem falhas e restaurar o fornecimento de energia normal. Os sectionalizers que não atingirem o número de contagens serão reinicializados para o estado inicial após o tempo de reinicialização especificado.
