A Dupla de Ouro na Proteção de Distribuição: Análise Central do Religador e do Seccionalizador

Um seccionalizador é essencialmente uma chave seccionadora sob carga inteligente com função de memória lógica. Consiste no corpo da chave seccionadora sob carga, um relé detector de falta (FDR) e um terminal de controle. Não é capaz de interromper a corrente de curto-circuito, mas pode suportar os esforços eletrodinâmicos e térmicos de um curto-circuito, e alguns modelos são capazes de estabelecer (fechar sobre) a corrente de curto-circuito.

Sua função principal é coordenar com o religador a montante, abrindo automaticamente sob perda de tensão ou ausência de corrente, de modo a isolar precisamente a seção de falta permanente e confinar a interrupção à menor área possível.

Resumo em uma frase da diferença principal: o religador é responsável por interromper a corrente de falta, enquanto o seccionalizador é responsável por isolar a seção de falta.

2. Comparação Aprofundada: Diferenças de Hardware e Capacidade

3. Lógica Principal: Como os Dois Dispositivos Funcionam Juntos

A coordenação entre religador e seccionalizador segue o princípio da coordenação por sequência de tempo. O objetivo é restaurar todo o alimentador para uma falta transitória e isolar apenas a seção com falta para uma falta permanente. Duas lógicas de coordenação são de uso corrente.

Coordenação do Tipo Tensão-Tempo

Este é atualmente o modo mais comum. O seccionalizador apresenta abertura por perda de tensão e fechamento com retardo na restauração da tensão, regido por dois ajustes de tempo principais.

Tempo X (retardo de fechamento): o retardo da restauração da tensão no lado da fonte do seccionalizador até o fechamento automático desse seccionalizador, tipicamente de 7 s a 45 s (comumente ajustado em passos como 7 s, 14 s).

Tempo Y (tempo de detecção de falta): se a tensão for perdida novamente dentro do tempo Y após o fechamento do seccionalizador, a seção é considerada como contendo uma falta permanente; o seccionalizador abre e bloqueia sua função de fechamento, tipicamente de 3 s a 10 s (comumente 5 s).

Sequência de operação para uma falta permanente:

1. Ocorre a falta → o religador desarma → a tensão é perdida em todo o alimentador → todos os seccionalizadores abrem automaticamente e reiniciam.
2. Primeiro religamento do religador (retardo aprox. 15 s) → os seccionalizadores fecham em sequência de acordo com seus tempos X.
3. Após o seccionalizador a montante da seção com falta fechar, a tensão é perdida novamente dentro do tempo Y → esse seccionalizador identifica a seção com falta, abre e bloqueia.
4. Após o religador desarmar novamente, ele religa uma segunda vez (retardo aprox. 5 s) → os seccionalizadores nas seções saudáveis fecham em sequência e restauram o suprimento; a seção com falta permanece aberta porque está bloqueada, portanto, o isolamento é alcançado.

Coordenação do Tipo Contagem de Pulsos de Sobrecorrente

O seccionalizador conta os pulsos de corrente de curto-circuito que passam por ele e, quando o limite predefinido é atingido, ele abre e bloqueia durante um período sem corrente.

Regra de ajuste principal: o tempo de memória do seccionalizador deve ser maior que o Tempo Total Acumulado (TAT) exigido pelo religador a montante para completar sua sequência completa de religamento. Se o tempo de memória for muito curto, o seccionalizador pode reiniciar antes que o religador complete sua sequência, e a coordenação falhará.

Sequência de operação para uma falta permanente (limite de contagem = 2):

1. Ocorre a falta → o religador desarma → contagem do seccionalizador +1.
2. Primeiro religamento do religador → falta ainda presente → o religador desarma novamente → contagem do seccionalizador +1 (limite atingido).
3. Durante a janela sem corrente após o segundo desarme, o seccionalizador abre automaticamente e bloqueia.
4. Segundo religamento do religador → as seções saudáveis são restauradas e a seção com falta é isolada.

Nota: o limite de contagem do seccionalizador deve ser sempre menor que o número de operações antes que o religador bloqueie. Por exemplo, se o religador bloquear após 4 operações, ajuste o seccionalizador para 2 ou 3.

4. Referência de Parâmetros de Ajuste Típicos

5. Por que não usar religadores sozinhos ao longo de todo o alimentador?

• Custo: Um seccionalizador custa cerca de um terço a metade do preço de um religador. Em alimentadores rurais longos ou linhas com muitos ramais, o uso de seccionalizadores para isolamento seccional é consideravelmente mais econômico.
• Área de interrupção reduzida: Se apenas religadores forem usados ao longo de todo o alimentador, uma falha em um ramal desligará a linha principal. Por meio da coordenação entre religadores e seccionalizadores, as falhas podem ser localizadas e isoladas com precisão, e as áreas saudáveis permanecem inafetadas.
• O&M simplificada: Um seccionalizador possui uma estrutura simples (chave seccionadora sob carga mais controlador), e seu custo de O&M é muito menor do que o de um religador (disjuntor mais controle complexo).

6. Desafio Emergente: o Impacto dos Recursos de Energia Distribuída (DER)

À medida que a penetração de recursos de energia distribuída, como a energia fotovoltaica em telhados e a energia eólica, aumenta nas redes de distribuição no exterior, o FA convencional do tipo tensão-tempo enfrenta novos desafios.

• O fluxo de potência reverso pode fazer com que um seccionalizador julgue erroneamente a direção da falha ou falhe na detecção de perda de tensão.
• A corrente de falha bidirecional pode perturbar a lógica dos seccionalizadores do tipo contagem.

Para redes com alta penetração de DER, recomenda-se adotar seccionalizadores adaptativos, que combinam a lógica tensão-tempo com a detecção direcional de falhas, ou migrar para um esquema de FA centralizado baseado na comunicação da Unidade Terminal de Alimentador (FTU).

Editado a partir de: Garca