Exemplo Proteção Ansi 67 e 32

Soluções em Energia Elétrica

Client Cli ente e

GRUNENTHAL GRUNENTHAL DO BRASIL FARMACÊUTICA LTDA.

Descr ição iç ão

MEMORIAL MEMORIAL DE CÁLCULO CÁL CULO DO RELÉ DE PROTEÇÃO PROTEÇÃO

Local Lo cal

ROD. ANTONIO HEIL, SC 486, KM 4 - ITAIPAVA - ITAJAI/SC. ITAJ AI/SC.

Disciplina:

ELÉTRICO.

Revisão:

Data:

Descrição:

Autor:

Emissão:

01

20/06/2016

Revisão conforme solicitação CELESC

Fernando

B

00

21/05/2016

Emissão Inicial

Marcelo

B

Finalidade da Emissão A

Preliminar

E

Para Orçamento

B

Para Aprovação

F

Conforme construído

C

Liberado p/ projeto

G

Para conhecimento

D

Liberado p/ Construção

H

Cancelado

Soluções em Energia Elétrica RESPONSÁVEIS TÉCNICOS Jones Cássio Poffo

CREA

65.755-2

SC

Ricardo Willy Stroher

CREA

58.599-2

SC

EMPRESA P3 ENGENHARIA ENGENHARIA ELÉTRICA L TDA CREA 70.414-3 SC Rua Campinas, 31 – 31 – Sala Sala 01 - Bairro Salto Blumenau – Blumenau – SC SC - CEP 89.031-130 Telefone: (47) 3333-8077 Fax: (47) 3333-8077 E-mail [email protected]

USO DO ORGÃO COMPETENTE

GRUNENTHAL DO BRASIL FARMACÊUTICA LTDA. CNPJ.:10.555.143/0003-85 CNPJ.:10.555.143/0003-85

RICARDO WILLY STRÖHER CREA-SC: 58.599-2 CREA-SC: 58.599-2


Página: 2

Soluções em Energia Elétrica RESPONSÁVEIS TÉCNICOS Jones Cássio Poffo

CREA

65.755-2

SC

Ricardo Willy Stroher

CREA

58.599-2

SC

EMPRESA P3 ENGENHARIA ENGENHARIA ELÉTRICA L TDA CREA 70.414-3 SC Rua Campinas, 31 – 31 – Sala Sala 01 - Bairro Salto Blumenau – Blumenau – SC SC - CEP 89.031-130 Telefone: (47) 3333-8077 Fax: (47) 3333-8077 E-mail [email protected]


GRUNENTHAL DO BRASIL FARMACÊUTICA LTDA. CNPJ.:10.555.143/0003-85 CNPJ.:10.555.143/0003-85

RICARDO WILLY STRÖHER CREA-SC: 58.599-2 CREA-SC: 58.599-2


Página: 2

Soluções em Energia Elétrica ÍNDICE 1.

DESCRIÇÃO DESCRIÇÃO SUMÁRIA DA OBRA .................................. .................................................. ................................. .............................. ............. 6

2.

DADOS DA CONCESSIO CONCESSIONÁRIA NÁRIA ............................... ................................................ .................................. .................................. ................... .. 7

3.

TRANSFORMADORE TRANSFORMADORES S E GERADORES GERADORES ......................... .......................................... .................................. .............................. ............. 8

3.1.

SUBESTAÇÃO 01...................................... ...................................................... .................................. .................................. ................................. ................... .. 8

3.1.1. 3.2.

Transformador Transformador 1.2 uso coletivo (existente).......... ................... ................... ................... .................. ................... ................... ........... 8 SUBESTAÇÃO 02...................................... ...................................................... .................................. .................................. ................................. ................... .. 9

3.2.1.

Transformador 2.1 (Existente) ...................................................................................... 9

3.2.2.

Gerador 2.1 (Existente) ................................................................................................ 9

3.2.1.

Transformador 2.2 (Existente) .................................................................................... 10

3.3. 3.3.1. 3.4.

SUBESTAÇÃO 05 (Subest ação em post po ste) e) ............................... ................................................ .................................. ................. 10 Transformador 5.1 (A instalar) .................................................................................... 10 SUBESTAÇÃO 03...................................... ...................................................... .................................. .................................. ................................. ................. 11

3.4.1.

Transformador 3.1 (Existente) .................................................................................... 11

3.4.2.

Gerador Gerador 3.1 .............. ............................... .................................. ................................. ................................. .................................. ............................... .............. 11

3.5.

SUBESTAÇÃO 04...................................... ...................................................... .................................. .................................. ................................. ................. 12

3.5.1.

Transformador 4.1 (A instalar) .................................................................................... 12

3.5.2.

Gerador 01 SE- GRUNENTHAL ................................................................................. 12

4.

SUBESTAÇÃO 01 PROTEÇÃO PROTEÇÃO GERAL: ................................. ................................................. ................................. .................... ... 13

4.1.

DISJUNTOR DISJUNTOR 01 .................................. .................................................. ................................. .................................. .................................. ......................... ........ 13

4.1.1.

Proteção Geral da Média Tensão: .............................................................................. 13

4.1.2.

Características dos relés de proteção: ....................................................................... 13

4.1.3.

Dimensionamento Dimensionamento dos transformadores transformadores de proteção: .......................... ................ ................... .................. ............. .... 13

4.1.3.1. 4.1.3.2. 4.1.3.3. 4.1.3.4. 4.1.3.5. 4.1.3.6. 4.1.3.7.

Método da corrente nominal: ............................................................................................................ 13 Método da corrente de curto-circuito: ......................................................... ...................................... 14 Corrente mínima do relé: .......................................................................................................... ........ 14 Relação adotada: ........................................................ ............................................................... ........ 14 Cálculo das i mpedâncias....................................................... ............................................................ 15 Dimensionamento da tensão de saturação................................................ ......................................... 15 Dimensionamento da Potência do TC ......................................................... ...................................... 16

4.1.4.

Determinação do TP .................................................................................................. 16

4.1.5.

Proteção de sobrecorrente sobrecorrente temporizad t emporizada a fase/neutro – ANSI – ANSI 51/51N ......................... 16

4.1.6.

Proteção de sobrecorrente sobrecorrente instantânea fase/neutro – ANSI 50/50N ......... ................... .................. ........ 16

4.1.7.

Condutores de alimentação ........................................................................................ 17

4.1.8.

Resumo geral dos ajustes do relé: ............................................................................. 18

4.1.9.

Curva coordenograma ................................................................................................ 19

4.1.9.1. 4.1.9.2.

Equação adotada: ....................................................... ............................................................... ........ 19 Pontos das Curvas: ................................................................ ............................................................ 19

Página: 3

Soluções em Energia Elétrica 4.1.9.3.

4.2.

Curvas: ............................................................. .............................................................. ................... 19

DISJUNTOR DISJUNTOR 1.1 GRUNENTHAL GRUNENTHAL DO BRASIL FARMACÊUTICA FARMACÊUTICA LTDA. ..................... 22

4.2.1.


4.2.1.


4.2.2.


4.2.2.1. 4.2.2.2.

Método da corrente nominal: ............................................................................................................ 23 Método da corrente de curto-circuito: ......................................................... ...................................... 23

4.2.3.

Corrente mínima do relé: ............................................................................................ 23

4.2.4.

Relação adotada: ....................................................................................................... 24

4.2.4.1. 4.2.4.2. 4.2.4.3.

Cálculo das i mpedâncias....................................................... ............................................................ 24 Dimensionamento da tensão de saturação................................................ ......................................... 24 Dimensionamento da Potência do TC ......................................................... ...................................... 25

4.2.5.

Determinação dos TP’s ................ ................................ ................................. .................................. .................................. ............................ ........... 25

4.2.6.

Proteção de sobretensão da fase – ANSI 59................. .................................. .................................. ............................ ........... 26

4.2.7.


4.2.8.


4.2.9.

Proteção direcional de potência – ANSI 32 ...................... ....................................... ................................. ......................... ......... 26

4.2.10.

Proteção direcional sobrecorrente temporizada fase f ase – ANSI – ANSI 67 ............................. 27

4.2.11.

Condutores de alimentação .................................................................................... 28

4.2.12.

Resumo geral dos ajustes do relé DISJUNTOR 1.1: ......... .................. ................... ................... .................. ........... 29

4.2.13.

Curva coordenograma ............................................................................................ 31

4.2.13.1. 4.2.13.2. 4.2.13.3.

4.3.

Equação adotada: ....................................................... ............................................................... ........ 31 Pontos das Curvas: ................................................................ ............................................................ 31 Curvas: ............................................................. .............................................................. ................... 31

DISJUNTOR 1.2 USO COLETIVO MULTILOG MUL TILOG S.A - SOLUÇÕES SOL UÇÕES EM LOGÍSTICA ..... 34 34

4.3.1.


4.3.2.


4.3.3.


4.3.3.1. 4.3.3.2. 4.3.3.3. 4.3.3.4. 4.3.3.5. 4.3.3.6. 4.3.3.7.

Método da corrente nominal: ............................................................................................................ 34 Método da corrente de curto-circuito: ......................................................... ...................................... 35 Corrente mínima do relé: .......................................................................................................... ........ 35 Relação adotada: ........................................................ ............................................................... ........ 35 Cálculo das i mpedâncias....................................................... ............................................................ 36 Dimensionamento da tensão de saturação................................................ ......................................... 36 Dimensionamento da Potência do TC ......................................................... ...................................... 37

4.3.4.

Determinação do TP .................................................................................................. 37

4.3.5.


4.3.6.


4.3.7.

Condutores de alimentação ........................................................................................ 38

4.3.8.

Resumo geral dos ajustes do relé DISJUNTOR 1.2: .................................................. 39

4.3.9.

Curva coordenograma ................................................................................................ 40 Página: 4

Soluções em Energia Elétrica 4.3.9.1. 4.3.9.2. 4.3.9.3.

4.4.


DISJUNTOR 1.3 BIOMEDICAL DISTRIBUTION MERCOSUL LTDA. .......................... 43

4.4.1.


4.4.2.


4.4.3.


4.4.3.1. 4.4.3.2.

Método da corrente nominal: ............................................................................................................ 44 Método da corrente de curto-circuito: ......................................................... ...................................... 44

4.4.4.

Corrente mínima do relé: ............................................................................................ 44

4.4.5.

Relação adotada: ....................................................................................................... 45

4.4.5.1. 4.4.5.2. 4.4.5.3.

Cálculo das i mpedâncias....................................................... ............................................................ 45 Dimensionamento da tensão de saturação................................................ ......................................... 45 Dimensionamento da Potência do TC ......................................................... ...................................... 46

4.4.6.

Determinação dos TP’s ................ ................................ ................................. .................................. .................................. ............................ ........... 46

4.4.7.

Proteção de sobretensão da fase – ANSI 59................. .................................. .................................. ............................ ........... 47

4.4.8.


4.4.9.

Proteção de sobrecorrente sobrecorrente instantânea fase/neutro f ase/neutro – – ANSI 50/50N ......... ................... .................. ........ 47

4.4.10.

Proteção direcional de potência potência – – ANSI 32................ ................................. .................................. ............................ ........... 47

4.4.11.

Proteção direcional sobrecorrente temporizada fase – ANSI – ANSI 67 ............................. 48

4.4.12.

Condutores de alimentação .................................................................................... 49

4.4.13.

Resumo geral dos ajustes do relé: .......................................................................... 50

4.4.14.

Curva coordenograma ............................................................................................ 52

4.4.14.1. 4.4.14.2. 4.4.14.3.

5.


CÁLCULOS DE CURTO CIRCUITO ............................................................................. 55

5.1. Apenas Ap enas CELESC. ................. ................... ......... ................... ................... ................... .................. .................. ................... ................... ............. .... 55 5.2. Apenas Ap enas Geração. Geraç ão. ................. ........ .................. ................... ................... ................... ................... .................. .................. ................... ................... ............. .... 56 5.3.

Paralelism Paraleli smo o Geração/CELESC. ................................ ................................................. .................................. .................................. ................. 57

5.4.

Contribu Contr ibuição ição do menor gerador BIOMEDI BIOMEDICAL CAL para rede CELESC. CELESC. .......... .............. ......... .......... ....... 58 58

5.5.

Contribu Contr ibuição ição do menor gerador GRUNEN GRUNENTHAL THAL para rede CELESC. CELESC.......... .............. .......... ......... .... 59

Página: 5

Soluções em Energia Elétrica 1. DESCRIÇÃO SUMÁRIA DA OBRA O presente projeto destina-se ao cálculo de seletividade do projeto elétrico das instalações em média tensão da subestação da Grunenthal do Brasil Farmacêutica Ltda. situado na Rod. Antônio Heil, SC 486, KM 4, Itaipava – Itajai-SC. As normas aplicadas neste projeto são as seguintes: N-321.0002 – Fornecimento de energia elétrica em tensão primária de distribuição – Edição: Maio de 2016. NBR 5410 da ABNT – Instalações elétricas em baixa tensão – Revisão 2004 NBR 14.039 da ABNT – Instalações elétricas em média tensão (de 1,0 kV à 36,2 kV) – Revisão 2005 NR-10 – Norma regulamentadora do M.T.E., D.O.U. de 08/12/2004 I-321.0028 - Conexão de Gerador Particular em Unidade Consumidora Ligada a Rede de Distribuição.

Página: 6

Soluções em Energia Elétrica 2. DADOS DA CONCESSIONÁRIA Subestação: ...................................................................................................................... IIA; Local de proteção da Celesc: .................................................................. NO ALIMENTADOR. Equipamento de Proteção: Equipamento: .................................................................................................... Chave fusível; Modelo: ................................................................................................................................ - ; Tipo: ................................................................................................. Fusível de (Ver gráfico); Tensão: .........................................................................................................................23 kV; Corrente de disparo fase: .................................................................................................... - ; Corrente de disparo neutro: .................................................................................................. - ; Número de operações rápidas fase: .....................................................................................- ; Número de operações rápidas neutro: .................................................................................- ; Curva de operação lenta fase: ............................................................................................. - ; Curva de operação lenta neutro: ......................................................................................... - . Correntes de Curto-Circuito no Ponto de Conexão do Consumi dor: CC no ponto de entrega – Fase Terra: .......................................................................4.158 A; CC no ponto de entrega – Fase Terra Mínimo: ............................................................ 325 A; CC no ponto de entrega – Fase Terra Assimétrica: ....................................................5.136 A; CC no ponto de entrega – Trifásica: ...........................................................................5.249 A; CC no ponto de entrega – Trifásica Assimétrica: ........................................................6.352 A; Impedância acumulada no pon to de conexão: R0: ....................................................................................................................... 0,1600 p.u.; X0: ........................................................................................................................ 0,8400 p.u.; R1: ....................................................................................................................... 0,1200 p.u.; X1: ........................................................................................................................ 0,4600 p.u.;

Página: 7

Soluções em Energia Elétrica 3. TRANSFORMADORES E GERADORES O ponto ANSI dos transformadores é determinado de acordo com a tabela abaixo. Z% ( ) 4 5 6 7 8

PONTO ANSI (A) 25xIn 20xIn 16,6xIn 14,3xIn 11,36xIn

TEMPO DURAÇÃO (s) 2 3 4 5 5

A corrente de magnetização considerada é de 11xIn (trafo a seco) e 8xIn (trafo a óleo). Considerando que a corrente de proteção instantânea deverá ser superior a corrente de magnetização (Im) e inferior ao menor valor de curto-circuito e ao ponto ANSI do menor transformador, foram adotados 1,4 x Im. 3.1. SUBESTAÇÃO 01 3.1.1.

Transfo rmador 1.2 uso coletivo (existent e)

MULTILOG S.A - SOLUÇÕES EM LOGÍSTICA CNPJ.: ...................................................................................................... 78.614.229/0001-03 Transformador: ......................................................................................................... 500 kVA; Tipo: ................................................................................................................................ óleo; Tensão primária: ........................................................................................................ 23,1 kV; Tensão secundária: ................................................................................................ 380/220 V; Tipo de ligação: ................................................................................... Delta/Estrela Aterrado; Tipo de núcleo: ........................................................................................................ Envolvido; Corrente nominal primária: ......................................................................................... 12,50 A; Im (8xIn): .......................................................................................... 100 A em 0,1 segundos; Impedância (Z%): .......................................................................................................... 5,00%; ANSI: .................................................................................................... 250 A em 3 segundos. Proteção: ..................................................................................................................Disjuntor.

Página: 8

Soluções em Energia Elétrica 3.2. SUBESTAÇÃO 02 BIOMEDICAL DISTRIBUTION MERCOSUR LTDA CNPJ.: ...................................................................................................... 02.426.290/0007-50 3.2.1.

Transfo rmador 2.1 (Existent e)

Transformador: ......................................................................................................... 500 kVA; Tipo: ................................................................................................................................ óleo; Tensão primária: ........................................................................................................ 23,1 kV; Tensão secundária: ................................................................................................ 380/220 V; Tipo de ligação: ................................................................................... Delta/Estrela Aterrado; Tipo de núcleo: ........................................................................................................ Envolvido; Corrente nominal primária: ......................................................................................... 12,50 A; Im (8xIn): .......................................................................................... 100 A em 0,1 segundos; Impedância (Z%): .......................................................................................................... 5,00%; ANSI: .................................................................................................... 250 A em 3 segundos. Proteção: ....................................................................................................... Fusível HH 25A. 3.2.2.

Gerador 2.1 (Existente)

Marca: .......................................................................................................................Stemac; Potência Standby: ..................................................................................... 460 kVA / 368 kW; Potência Prime: ......................................................................................... 434 kVA / 347 kW; Tensão: .................................................................................................................... 380/220V; Frequência: .................................................................................................................... 60Hz; Fator de potência nominal: ............................................................................................... 0,80; Tipo de aterramento: ............................................................................. Solidamente aterrado; X’: .....................................................................................................................................0,20; X”: ....................................................................................................................................0,20; X0: ................................................................................................................................... 0,10; X2: ................................................................................................................................... 0,20; X’q: ................................................................................................................................... 2,00; X”d: .................................................................................................................................. 0,20;

Página: 9

Soluções em Energia Elétrica 3.2.1.


Transformador: ......................................................................................................... 300 kVA; Tipo: ................................................................................................................................ óleo; Tensão primária: ........................................................................................................ 23,1 kV; Tensão secundária: ................................................................................................ 380/220 V; Tipo de ligação: ................................................................................... Delta/Estrela Aterrado; Tipo de núcleo: ........................................................................................................ Envolvido; Corrente nominal primária: .......................................................................................... 7,50 A; Im (8xIn): ............................................................................................ 60 A em 0,1 segundos; Impedância (Z%): .......................................................................................................... 4,00%; ANSI:............................................................................................... 187,45 A em 2 segundos. Proteção: ....................................................................................................... Fusível HH 16A. 3.3. SUBESTAÇÃO 05 (Subestação em poste) BIOMEDICAL DISTRIBUTION MERCOSUL LTDA CNPJ.: ...................................................................................................... 02.426.290/0007-50 3.3.1.

Transfo rmador 5.1 (A instalar)

Transformador: ......................................................................................................... 300 kVA; Tipo: ................................................................................................................................ óleo; Tensão primária: ........................................................................................................ 23,1 kV; Tensão secundária: ................................................................................................ 380/220 V; Tipo de ligação: ................................................................................... Delta/Estrela Aterrado; Tipo de núcleo: ........................................................................................................ Envolvido; Corrente nominal primária: .......................................................................................... 7,50 A; Im (8xIn): ............................................................................................ 60 A em 0,1 segundos; Impedância (Z%): .......................................................................................................... 4,00%; ANSI:............................................................................................... 187,45 A em 2 segundos; Proteção: ................................................................................................... Chave fusível 10K.

Página: 10

Soluções em Energia Elétrica 3.4. SUBESTAÇÃO 03 BIOMEDICAL DISTRIBUTION MERCOSUL LTDA CNPJ.: ...................................................................................................... 02.426.290/0007-50 3.4.1.


Transformador: ......................................................................................................... 300 kVA; Tipo: ................................................................................................................................ óleo; Tensão primária: ........................................................................................................ 23,1 kV; Tensão secundária: ................................................................................................ 380/220 V; Tipo de ligação: ................................................................................... Delta/Estrela Aterrado; Tipo de núcleo: ........................................................................................................ Envolvido; Corrente nominal primária: .......................................................................................... 7,50 A; Im (8xIn): ............................................................................................ 60 A em 0,1 segundos; Impedância (Z%): .......................................................................................................... 4,82%; ANSI: .................................................................................................... 150 A em 3 segundos. Proteção: ....................................................................................................... Fusível HH 16A. 3.4.2.

Gerador 3.1

Marca: .......................................................................................................................Stemac; Potência Standby: ..................................................................................... 325 kVA / 260 kW; Potência Prime: ......................................................................................... 300 kVA / 240 kW; Tensão: .................................................................................................................... 380/220V; Frequência: .................................................................................................................... 60Hz; Fator de potência nominal: ............................................................................................... 0,80; Tipo de aterramento: ............................................................................. Solidamente aterrado; X’: .....................................................................................................................................0,20; X”: ....................................................................................................................................0,20; X0: ................................................................................................................................... 0,10; X2: ................................................................................................................................... 0,20; X’q: ................................................................................................................................... 2,00; X”d: .................................................................................................................................. 0,20;

Página: 11

Soluções em Energia Elétrica 3.5. SUBESTAÇÃO 04 GRUNENTHAL DO BRASIL FARMACÊUTICA LTDA. CNPJ.: ...................................................................................................... 10.555.143/0003-85 3.5.1.

Transfo rmador 4.1 (A instalar)

Transformador: ......................................................................................................... 750 kVA; Tipo: ............................................................................................................................ a seco; Tensão primária: ........................................................................................................ 23,1 kV; Tensão secundária: ................................................................................................ 380/220 V; Tipo de ligação: ................................................................................... Delta/Estrela Aterrado; Tipo de núcleo: ........................................................................................................ Envolvido; Corrente nominal primária: ......................................................................................... 18,75 A; Im (11xIn): .................................................................................... 206,20 A em 0,1 segundos; Impedância (Z%): .......................................................................................................... 5,00%; ANSI: .................................................................................................... 375 A em 3 segundos. Proteção: ..................................................................................................................Disjuntor. 3.5.2.

Gerador 01 SE- GRUNENTHAL

Marca: ....................................................................................................................C ummins; Potência Standby: ..................................................................................... 625 kVA / 500 kW; Potência Prime: ......................................................................................... 569 kVA / 455 kW; Tensão: .................................................................................................................... 380/220V; Frequência: .................................................................................................................... 60Hz; Fator de potência nominal: ............................................................................................... 0,80; Tipo de aterramento: ............................................................................. Solidamente aterrado; X’: .....................................................................................................................................0,20; X”: ....................................................................................................................................0,20; X0: ................................................................................................................................... 0,10; X2: ................................................................................................................................... 0,20; X’q: ................................................................................................................................... 2,00; X”d: .................................................................................................................................. 0,20;

Página: 12

Soluções em Energia Elétrica 4. SUBESTAÇÃO 01 PROTEÇÃO GERAL: 4.1. DISJUNTOR 01 4.1.1.

Proteção Geral da Média Tensão:

A proteção geral será feita através de um disjuntor de média tensão, tipo PVO – 630 A classe de isolação 23,1 kV, com relé secundário de proteção digital. A corrente de atuação do neutro é tomada como sendo 25% da corrente de fase; A corrente nominal (In) deve ser calculada a partir da demanda contratada de acordo com o projeto, considerando-se, no mínimo, fator de potência 92%; A corrente de partida do relé é considerada como sendo 1,3xIn, considerando-se a tolerância de 30% para ultrapassagem da demanda; 4.1.2.

Característic as dos relés de prot eção:

Relé microprocessado digital, tipo: Marca: ........................................................................................................................Pextron; Modelo: ............................................................................................................... URPE 7104. Relé micro processado digital, com as funções: ANSI 51: ................................................................... Função temporizada do relé para a fase; ANSI 51N: ............................................................. Função temporizada do relé para o neutro; ANSI 50: .................................................................... Função instantânea do rele para a fase; ANSI 50N: ............................................................. Função temporizada do rele para o neutro; 4.1.3.

Dimensionamento dos transfor madores de proteção:

Os transformadores de corrente são dimensionados aplicando-se dois métodos: 

Corrente nominal e;



Corrente de curto-circuito. O valor adotado deverá ser o maior encontrado aplicando-se os dois métodos. 4.1.3.1.

Método da corrente nomi nal:

Considerando a demanda prevista de 1344,89 kW serão instalados TC ’s conforme cálculo: Corrente da carga:

Página: 13

Soluções em Energia Elétrica In 

1344 ,89kW 3  23,1kV  0,92

 36,54 A

Ip  1,3  In  47,50 A

Corrente Nominal dos Transformadores: Intrafo 

2 x500



3 x300



750 k VA

3  23,1k V

47,50

 TC 

 66,23 A

66,23

5 5 9,5  TC  13,24

Relação do TC = 15:1 4.1.3.2.

Método da corrente de curto-circuit o:

O transformador de corrente deverá suportar a máxima corrente de curto-circuito imposta pelo sistema sem que ocorra a saturação, desta forma temos: RTC 

6352 20 * 5

 63,52

Relação do TC = 80:1 4.1.3.3.

Corrent e mínima do relé:

Os transformadores de corrente deverão ser capazes de transmitir com fidelidade os sinais de corrente do primário para o secundário e a partir de uma faixa de valores perceptíveis para o relé instalado. A verificação da corrente mínima tem como objetivo verificar a corrente mínima de percepção do relé. Para que seja possível a programação do relé a menor corrente ajustada deverá ser superior a corrente mínima. Considerando as mínimas corrente a ser programadas no relé: Corrente mínima de fase: ............................................................................................47,50 A; Corrente mínima de Neutro: ........................................................................................12,00 A. Para o modelo de relé apresentado em projeto a RTC deverá ser de: I mín. fase > RTC*0,25: ................................................................................................ 190,00; I mín. neutro > RTC*0,15:............................................................................................... 80,00; O TC deverá possuir uma relação de transformação máxima de 80 vezes. 4.1.3.4.

Relação adotada:

A relação de transformação adotada será 80:1 (400/5A). Página: 14


Cálculo das impedâncias

As impedâncias conectadas ao secundário dos TC’s são responsáveis pelo limite de saturação, abaixo segue apresentação dos cálculos da impedância para TC, rele e condutor. A impedância do TC deve ser obtida com o fabricante. Na falta de maiores informações, e considerando-se um TC com baixa reatância de dispersão, apenas a resistência é importante e poderão ser consideradas 20% da carga do TC. Para determinação da impedância do TC será utilizado a expressão abaixo: Z TC Z TC



 0,00234 

RTC  0,0262

0,00234  80  0,0262



0, 2134 

Para cálculo da impedância do condutor é considerado a secção, comprimento e características de impedância do fabricante. Adotamos para cálculos condutores da empresa PRYSMIAN, a qual especifica que a impedância do condutor de secção de 2,5mm² é de 8,22Ω/Km (para fator de potência de 0,92). A distância considerada é de 10 metros, sendo assim: Z Cond .



8,22  10 1000



0,0822 

Considerando a impedância do relé conforme catalogo do fabricante: Z Re lé



0,008 

A impedância total é igual a soma das impedância do TC, condutor e rele. Z Total Fase  0,3036 

Z Total Neut ro  0,3858 

4.1.3.6.

Dimensi onamento da tensão de saturação

É importante que os TCs de proteção retratem com fidelidade as correntes de defeito, sem sofrer os efeitos da saturação. Somente devem entrar em saturação para valores de elevada indução magnética, o que corresponde a uma corrente de 20 vezes a corrente nominal primária. Considerando a correntes de curto circuito no ponto de entrega de 6,35KA, o cálculo de saturação do TC será feito para 10kA, desta forma determinamos a corrente de curto circuito refletida ao secundário do TC. icc. V Sa t . Fase





I cc 3 RTC

 125 A

icc  Z Total 37,95V V Sa t . Neut ro

Página: 15



icc  Z Total 48,22V


Dimensi onamento da Potência do TC

A potência nominal do TC será determinada pela expressão abaixo PFase



V Sat . Fase  5

20



9,48VA P Neutr o 

V Sat . Neutro  5

20

 12,06VA

Será utilizado o TC 400/5A, para realizar a medição de corrente da proteção secundária. Fator térmico é de FT=1,2 e deverão suportar uma corrente de curto circuito de 10kA, precisão 10P20 e potência de 12,5VA. Tipo de ligação: Estrela aterrado/Estrela aterrado 4.1.4.

Determinação do TP

Para alimentação auxiliar do Relé será instalado um TP –23.100/115V com potência térmica nominal de 750VA para a alimentação do nobreak com potência nominal de 750VA e autonomia mínima de 2 horas a plena carga. O Nobreak alimentará o disjuntor e o relé micro processado na falta de energia. Tipo de ligação do TP de alimentação auxiliar: Fase/Fase 4.1.5.

Proteção de sobrecorrente tempo rizada fase/neutro – ANSI 51/51N

Tensão Primária: ........................................................................................... adotado 23,1kV; Demanda: ............................................................................................................ 1344,89 kW; Fator De Potência: .......................................................................................................... 92%; Corrente nominal de fase: ...........................................................................................36,54 A; Corrente nominal de neutro: ........................................................................................ 9,14 A. (Função ANSI 51 e 51N) Corrente de partida de fase (Ipf):................................................................. 1,3 x In = 47,50 A; Corrente de partida de Neutro (Ipn): ............................................................................12,00 A. 4.1.6.

Proteção de sobrecorrente instantânea fase/neutro – ANSI 50/50N

Corrente de magnetização do maior transformador (Im): ...........................................206,20 A Im Fase (INRUSH)= ............................................... 206,50+12,5x2+7,5x3 = 253,70 A em 0,1s In proteção instantânea fase (ajuste função ANSI 50): ................................ 1,4*Im = 355,18 A Corrente instantânea de Neutro (In) (ajuste função ANSI 50N): .................................. 88,80 A

Página: 16


Condut ores de alimentação

Potência total de transformação: ............................................................................. 2650 kVA; Tensão Primária: ........................................................................................................ 23,1 kV; Fator de sobrecarga: ........................................................................................................ 1,15; Corrente nominal máxima: ..........................................................................................76,17 A; Entrada Subt errânea conf orm e NBR 14039

Método de instalação segundo NBR-14039: ...................................................................... “F”; Condutor 35mm² EPR-90°C: .............................................................. corrente máxima 108 A; Fator de correção de temperatura do solo para 35°C: ...................................................... 0,91; Fator de correção de agrupamento: ................................................................................. 1,00; Corrente máxima calculada: ........................................................................................98,28 A;

Página: 17


Resumo geral dos ajustes do relé:

TC: ....................................................................................................... 400/5A 10P20 12,5VA; ANSI 51 (Fase) Ip: .................................................................................................................................... 48 A; Curva ANSI: ....................................................................................... IEC Muito Inversa (MI); Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,10 ANSI 50 (Fase)

Im: ................................................................................................................................. 355 A; Curva ANSI: .................................................................................................. Tempo Definido; Dial de tempo: ................................................................................................................. 0,00; ANSI 51N (Neut ro )

Ip: .................................................................................................................................... 12 A; Curva ANSI: ........................................................................... IEC Normalmente Inversa (NI); Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,20 ANSI 50N (Neut ro )

Im: ................................................................................................................................... 88 A; Curva ANSI: .................................................................................................. Tempo Definido; Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,00 Pontos

Ponto INRUSH: .................................................................................. 253 A em 0,1 segundo; O ajuste da unidade instantânea (tanto para a função 50 de fase como para a de neutro) deverá ser o mínimo possível, desde que abaixo do valor de curto circuito no local e do valor de proteção requerido pelo menor transformador (ponto ANSI). O tempo de atuação da função instantânea é de 0,21s.

Página: 18


Curva coordenograma 4.1.9.1.

t 

K  dt

( M 

 1)

M 

I e I p

Equação adotada: (Corrente de entrada / Corrente de partida)

Constantes para curvas IEC: TIPO DE CURVA Normalmente Inversa (Standard Inverse) Muito Inversa (Very inverse) Extremamente Inversa (Extremely inverse) 4.1.9.2.

"

NI (SIT) MI (VIT) EI (EIT)



"

" K "

0,02 1 2

0,14 13,5 80

Pontos das Curvas:

Pontos da curva do relé (fase) Tempo (s) Corrente (A)

Pontos da curva do relé (neutro) Tempo (s) Corrente (A)

14,45 4,17

52,5 63,5

8,65 2,57

13,0 15,8

2,24

76,9

1,50

19,1

1,44

93,1

1,06

23,1

1,00

112,7

0,82

27,9

0,73

136,5

0,67

33,8

0,55

165,3

0,56

41,0

0,43 0,33

200,1 242,2

0,49 0,43

49,6 60,0

0,26

293,2

0,38

72,7

0,21

355,0

0,34

88,0

4.1.9.3.

Curvas:

Página: 19


Curvas de Fase - SUBESTAÇÃO 01 DJ-01 1.000,00

DADOS - SUBESTAÇ O: TC - 400/5 A; In - 3 6 A; Ip - 48 A; Inrus h - 253 A em 0,1s; ANSI 51 - Curva IEC = MI; - DT = 0,1; ANSI 50 - 355 A (Instantâneo); Icc 3 φASSIM. - 6.352 A; Icc 3 φSIM. - 5.249 A; Icc 1φASSIM. - 5.136 A; Icc 1 φSIM. - 4.158 A; Icc 1 φMÍN. - 325 A;

100,00

10,00

) s ( o p m e T

CURVA (ANSI 51) SUBESTAÇÃO CURVA CELESC

1,00

Inrush 253 A

0,10

CURVA (ANSI 50) SUBESTAÇÃO A 6 3 n I

A 8 4 p I

0,01 1,00

10,00

100,00 Corrente (A)

Pontos

DJ-01

Página: 20

1.000,00 CELESC

10.000,00


Curvas de Neutro - SUBESTAÇÃO 01 DJ-01 1.000,00

DADOS - SUBESTAÇ O: TC - 400/5 A; In -9A; Ip - 12 A; Inrush - 50 A em 0,1s; ANSI 51 - Curva IEC = NI; - DT = 0,1; ANSI 50 - 88 A (Instantâneo); Icc 3φASSIM. - 6.352 A; Icc 3φSIM. - 5.249 A; Icc 1φASSIM. - 5.136 A; Icc 1φSIM. - 4.158 A; Icc 1φMÍN. - 325 A;

100,00

10,00 CURVA CELESC ) s ( o p m e T

CURVA (ANSI 51) SUBESTAÇÃO

1,00

Inrush 50 A

0,10


A 9 n I

A 2 1 p I

0,01 1,00

10,00

100,00 Corrente (A)

Pontos

DJ-01

Página: 21

1.000,00 CELESC

10.000,00

Soluções em Energia Elétrica 4.2. DISJUNTOR 1.1 GRUNENTHAL DO BRASIL FARMACÊUTICA LTDA. 4.2.1.


A proteção geral está feita através de um disjuntor de média tensão, tipo A vácuo – 630 A classe de isolação 23,1 kV, com relé secundário de proteção digital. A corrente de atuação do neutro é tomada como sendo 20% da corrente de fase; A corrente nominal (In) deve ser calculada a partir da demanda contratada de acordo com o projeto, considerando-se, no mínimo, fator de potência 92%; A corrente de partida do relé é considerada como sendo 1,3xIn, considerando-se a tolerância de 30% para ultrapassagem da demanda; 4.2.1.


Relé microprocessado digital, tipo: Marca: ........................................................................................................................Pextron; Modelo: ................................................................................................................. URP 6000. Relé micro processado digital, com as funções: ANSI 51: ................................................................... Função temporizada do relé para a fase; ANSI 51N: ............................................................. Função temporizada do relé para o neutro; ANSI 50: .................................................................... Função instantânea do rele para a fase; ANSI 50N: ............................................................. Função temporizada do rele para o neutro; ANSI 27: ..................................................................................................... Função subtensão; ANSI 59: ..................................................................................................Função sobretensão; ANSI 67: .............................................................. Função de sobrecorrente direcional de fase; Deverá atuar nos casos em que o sistema de geração particular possa alimentar uma falta na rede da CELESC; ANSI 32: ...................................................................................... Função de potência inversa; Deverá atuar nos casos em que ocorrer fluxo reverso para a rede da CELESC, durante o tempo permitido de paralelismo. 4.2.2.



Corrente nominal e;



Corrente de curto-circuito. O valor adotado deverá ser o maior encontrado aplicando-se os dois métodos. Página: 22



Considerando a demanda prevista de 600 kW serão instalados TC ’s conforme cálculo: Corrente da carga: In 

600 kW 3  23,1kV  0,92

 16,30 A

Ip  1,3  In  21,19 A


750 kVA 3  23,1kV

21,19

 TC 

 18,75 A

18,75

5 5 4,24  TC  3,75

Relação do TC = 4:1 4.2.2.2.



6.352 20 * 5

 63,52

Relação do TC = 80:1 4.2.3.


Os transformadores de corrente deverão ser capazes de transmitir com fidelidade os sinais de corrente do primário para o secundário e a partir de uma faixa de valores perceptíveis para o relé instalado. A verificação da corrente mínima tem como objetivo verificar a corrente mínima de percepção do relé. Para que seja possível a programação do relé a menor corrente ajustada deverá ser superior a corrente mínima. Considerando as mínimas corrente a ser programadas no relé: Corrente mínima de fase: ............................................................................................21,20 A; Corrente mínima de Neutro: ......................................................................................... 5,30 A. Para o modelo de relé apresentado em projeto a RTC deverá ser de: I mín. fase > RTC*0,04: ..................................................................................................... 530; I mín. neutro > RTC*0,012: ............................................................................................. 441,6; O TC deverá possuir uma relação de transformação máxima de 400 vezes. Página: 23


Relação adotada:

A relação de transformação adotada será 80:1 (400/5A). 4.2.4.1.





 0,00234 

RTC  0,0262

0,00234  80  0,0262



0, 2134 




8,22  10 1000



0,0822 




0,008 



4.2.4.2.


É importante que os TCs de proteção retratem com fidelidade as correntes de defeito, sem sofrer os efeitos da saturação. Somente devem entrar em saturação para valores de elevada indução magnética, o que corresponde a uma corrente de 20 vezes a corrente nominal primária. Considerando a correntes de curto circuito no ponto de entrega de 6,35KA, o cálculo de saturação do TC será feito para 10kA, desta forma determinamos a corrente de curto circuito refletida ao secundário do TC. Página: 24

Soluções em Energia Elétrica icc. V Sa t . Fase





I cc 3 RTC

 125 A


4.2.4.3.





A potência nominal do TC será determinada pela expressão abaixo: PFase




20





20

 12,06VA


Determinação dos TP’s

É importante que os TP’s de proteção retratem com fidelidade as medições de tensões, sem sofrer os efeitos da saturação. As impedâncias conectadas ao secundário dos TP’s são responsáveis pelo limite de saturação, abaixo segue potência para o relé. Considerando a impedância do relé conforme catalogo do fabricante: Z Re lé



40k 

Considerando a tensão no secundário dos TP’s de 115V, a potência consumida pelo circuito será de: Prelé  0,3306VA

Serão instalados 03 (três) TP’s –23.100R3/115V classe de exatidão de 0,3P75, para leitura do sinal de tensão. Para alimentação auxiliar do Relé será instalado um TP –23.100/115V com potência térmica nominal de 750VA para a alimentação do nobreak com potência nominal de 750VA e autonomia mínima de 2 horas a plena carga. O Nobreak alimentará o disjuntor e o relé micro processado na falta de energia. Tipo de ligação dos TP de proteção: ....................................Estrela aterrado/Estrela aterrado; Tipo de ligação do TP de alimentação auxiliar: ...................................................... Fase/Fase;

Página: 25


Proteção de sobretensão da fase – ANSI 59

Para a referida proteção a máxima tensão crítica determinada pela ANEEL para tensão nominal superior a 1kV e inferior a 69kV equivale a 105% da tensão nominal do sistema, ou seja: V má x

 V no m  1,05 

24,25kV

Considerando que possa ocorrer um erro de medição introduzido pelo TP e uma faixa de tolerância de 10%, a função 59 do relé de sobretensão será fixada conforme valor abaixo: V 59

 V max 

V max  0,1  26,68kV

Para esta condição de proteção será fixado tempo de 1s para atuação do elemento de Sobretensão. 4.2.7.

Proteção de sobrecorrente temporizada fase/neutro – ANSI 51/51N

Tensão Primária: ....................................................................................................... 23,10kV; Demanda: ...................................................................................................................600 kW; Fator De Potência: .......................................................................................................... 92%; Corrente nominal de fase: ...........................................................................................16,30 A; Corrente nominal de neutro: ........................................................................................ 4,07 A. (Função ANSI 51 e 51N) Corrente de partida de fase (Ipf):................................................................. 1,3 x In = 21,20 A; Corrente de partida de Neutro (Ipn): ............................................................................. 5,30 A. 4.2.8.


Corrente de magnetização do maior transformador (Im): ...........................................206,20 A Im Fase (INRUSH)= ..................................................................................... 206,20 A em 0,1s In proteção instantânea fase (ajuste função ANSI 50): ................................ 1,25*Im = 257,5 A Corrente instantânea de Neutro (In) (ajuste função ANSI 50N): ....................................... 72 A 4.2.9.

Proteção direcional de potência – ANSI 32

Para a referida proteção fluxo inverso na direção da rede da concessionaria, função 32, será adotado um valor de 5% do valor da potência total de geração própria. Devendo considerar que nunca haverá este fluxo inverso. Tensão Primária: .......................................................................................................... 23,1kV; Potência Gerador: ..................................................................................................... 625 kVA; Fator de Potência: ............................................................................................................ 0,80; Página: 26

Soluções em Energia Elétrica P32



Pgerador  0,05  25kW

Para a condição de proteção acima será fixado tempo de 0,20s para atuação do elemento de proteção direcional de potência. 4.2.10.

Proteção direcional sobrecorrente tempo rizada fase – ANSI 67

A função de sobrecorrente direcional de fase (67), tem a função de impedir que o sistema de geração particular possa alimentar uma falta na rede da CELESC. Este elemento utiliza tensão de sequência positiva para polarizar a unidade direcional e o ângulo de torque máximo é definido como o ângulo que a corrente de sequência positiva (I1) está adiantada da tensão de sequência positiva (V1). Para os ajustes desta função será utilizado as recomendações da norma I-321.0028 sendo: utilizar 10% INger ≤ Ipikup ≤ Icc3f/2 com tempo máximo de 500ms. A Icc 3f refere -se ao menor valor da corrente de contribuição do gerador, sendo esta verificada para um ponto no local de instalação do relé 67, no ponto de entrega da entrada de serviço e na saída da barra 23,1 kV da subestação da concessionária; I cc3 f

 26 A

0,1  I Nger ad or  I pi kup 0,1 

625 23,1  3



I cc3 f

 I pi kup 

2 26 2

1,56  I piku p  13

Para a referida proteção temporizada de fase, o ajuste será o valor da mínimo ajuste do relé de proteção 4,8A. I piku p

= ............................................................................................................................ 4,8 A;

Ângulo de máximo torque: ................................................................................................. 45°; Dial de tempo: ................................................................................................................. 0,1 s; I in t an tan eo

= ........................................................................................................................ 72 A;

Dial de tempo: ................................................................................................................. 0,0 s;

Página: 27



Potência total de transformação: ............................................................................... 750 kVA; Tensão Primária: ......................................................................................................... 23,1 kV; Fator de sobrecarga: ........................................................................................................ 1,15; Corrente nominal: ........................................................................................................19,84 A; Entrada Subt errânea conf orm e NBR 14039


Página: 28


Resumo geral dos ajustes do relé DISJUNTOR 1.1:

TC: ....................................................................................................... 400/5A 10P20 12,5VA; ANSI 51 (Fase) Ip: .................................................................................................................................... 22 A; Curva ANSI: ....................................................................................... IEC Muito Inversa (MI); Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,08 ANSI 50 (Fase)

Im: ................................................................................................................................. 260 A; Curva ANSI: .................................................................................................. Tempo Definido; Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,00 ANSI 51N (Neut ro )

Ip: ...................................................................................................................................... 5 A; Curva ANSI: ........................................................................... IEC Normalmente Inversa (NI); Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,10 ANSI 50N (Neut ro )


Ponto ANSI Menor Trafo: ..................................................................... 375 A em 3 segundos; Ponto INRUSH: .................................................................................. 206 A em 0,1 segundo; ANSI 59

Sobretensão da fase: ....................................................................... 26.680 V em 1 segundo; Tensão de partida sobretensão instantânea de fase (V>>>F vp):...................................... 133; Tempo sobretensão instantâneo de fase (V>>>F t): ................................................ 1 segundo ANSI 32

Partida direcional de potência: ..................................................................................... 25 kW; Tempo direcional de potência:............................................................................. 0,2 segundo; Página: 29

Soluções em Energia Elétrica Reversão do elemento direcional de potência: .................................................................... on; ANSI 67

Ângulo de máximo torque de fase: .................................................................................... 45°; Memória: ............................................................................................. Com memorial angular; Reversão do elemento direcional de fase:........................................................................... on; Corrente de partida do diferencial de tempo dependente: ............................................. 4,8 A; Curva ANSI: ........................................................................... IEC Normalmente Inversa (NI); Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,1s Corrente de partida do diferencial instantâneo: ............................................................... 72 A; Dial de tempo: ................................................................................................................ 0,00s O ajuste da unidade instantânea (tanto para a função 50 de fase como para a de neutro) deverá ser o mínimo possível, desde que abaixo do valor de curto circuito no local e do valor de proteção requerido pelo menor transformador (ponto ANSI). O tempo de atuação da função instantânea é de 0,10s. Diferencial de tempo entre a curva do disjuntor 01 e o disjuntor 1.1 é de 0,21s.

Página: 30



t 

K  dt

( M 

 1)

M 

I e


I p


"




"

" K "

0,02 1 2

0,14 13,5 80

Pontos das Curvas:



9,08 2,59

24,6 31,2

2,25 1,28

6,8 8,6

1,36

39,4

0,89

10,9

0,85

49,9

0,68

13,8

0,58

63,2

0,55

17,5

0,41

80,0

0,46

22,2

0,30

101,3

0,40

28,0

0,22 0,17

128,2 162,3

0,35 0,31

35,5 44,9

0,13

205,4

0,28

56,9

0,10

260,0

0,26

72,0

4.2.13.3.

Curvas:

Página: 31


Curvas de Fase - SUBESTAÇÃO 01 DJ-1.1 1.000,00

DADOS - SUBESTAÇ O: TC - 400/5 A; In -16A; Ip - 22 A; Inrus h - 206 A em 0,1s; ANSI 51 - Curva IEC = MI; - DT = 0,08; ANSI 50 - 260 A (Instantâneo); Icc 3 φASSIM. - 6.352 A; Icc 3 φSIM. - 5.249 A; Icc 1 φASSIM. - 5.136 A; Icc 1 φSIM. - 4.158 A; Icc 1 φMÍN. - 325 A;

100,00

DIS JUNTOR 1

10,00

) s ( o p m e T

ANSI 375 A CURVA CELESC


1,00

Inrush 206 A

0,10


A 6 1 n I

A 2 2 p I

0,01 1,00

10,00 Pontos

100,00 Corrente (A) DJ-01

Página: 32

1.000,00 CELESC

10.000,00 DJ-1.1


Curvas de Neutro - SUBESTAÇÃO 01 DJ-1.1 1.000,00

DADOS - SUBESTAÇ O: TC - 400/5 A; In - 4 A; Ip - 5 A; Inrus h - 41 A em 0,1s; ANSI 51 - Curva IEC = NI; -DT= 0,1; ANSI 50 - 72 A (Instantâneo); Icc 3 φASSIM. - 6.352 A; Icc 3 φSIM. - 5.249 A; Icc 1 φASSIM. - 5.136 A; Icc 1 φSIM. - 4.158 A; Icc 1 φMÍN. - 325 A;

100,00 DISJUNTOR 1


1,00


Inrush 41 A

0,10


A A 4 5 - n p I I

0,01 1,00

10,00 Pontos


Página: 33

1.000,00 CELESC

10.000,00 DJ-1.1

Soluções em Energia Elétrica 4.3.

DISJUNTOR 1.2 USO COLETIVO MULTILOG S.A - SOLUÇÕES EM

LOGÍSTICA 4.3.1.


A proteção geral será feita através de um disjuntor de média tensão, tipo PVO – 630 A classe de isolação 23,1 kV, com relé secundário de proteção digital. A corrente de atuação do neutro é tomada como sendo 25% da corrente de fase; A corrente nominal (In) deve ser calculada a partir da demanda contratada de acordo com o projeto, considerando-se, no mínimo, fator de potência 92%; A corrente de partida do relé é considerada como sendo 1,3xIn, considerando-se a tolerância de 30% para ultrapassagem da demanda; 4.3.2.


Relé microprocessado digital, tipo: Marca: ........................................................................................................................Pextron; Modelo: ............................................................................................................... URPE 7104. Relé micro processado digital, com as funções: ANSI 51: ................................................................... Função temporizada do relé para a fase; ANSI 51N: ............................................................. Função temporizada do relé para o neutro; ANSI 50: .................................................................... Função instantânea do rele para a fase; ANSI 50N: ............................................................. Função temporizada do rele para o neutro; 4.3.3.



Corrente nominal e;



Corrente de curto-circuito. O valor adotado deverá ser o maior encontrado aplicando-se os dois métodos. 4.3.3.1.



129 kW 3  23,1kV  0,92

Ip  1,3  In  4,56 A

Corrente Nominal dos Transformadores: Página: 34

 3,50 A

Soluções em Energia Elétrica Intrafo 

500 kVA 3  23,1k V

4,56

 TC 

 12,50 A

12,5

5 5 0,912  TC  2,5

Relação do TC = 3:1 4.3.3.2.



6352 20 * 5

 63,52

Relação do TC = 80:1 4.3.3.3.


Os transformadores de corrente deverão ser capazes de transmitir com fidelidade os sinais de corrente do primário para o secundário e a partir de uma faixa de valores perceptíveis para o relé instalado. A verificação da corrente mínima tem como objetivo verificar a corrente mínima de percepção do relé. Para que seja possível a programação do relé a menor corrente ajustada deverá ser superior a corrente mínima. Considerando as mínimas corrente a ser programadas no relé: Corrente mínima de fase: ............................................................................................. 4,56 A; Corrente mínima de Neutro: ......................................................................................... 1,13 A. Para o modelo de relé apresentado em projeto a RTC deverá ser de: I mín. fase > RTC*0,25: .................................................................................................. 18,24; I mín. neutro > RTC*0,15:................................................................................................. 7,60; O TC deverá possuir uma relação de transformação máxima de 7 vezes. 4.3.3.4.

Relação adotada:

A relação de transformação adotada será 20:1 (100/5A). Como a subestação está protegida a montante pelo disjuntor 01, o transformador de corrente foram dimensionados considerando a corrente mínima do relé, podendo o mesmo saturar devido a elevada corrente de curto circ uito n o ponto de entrega.

Página: 35






 0,00234 

RTC  0,0262

0,00234  80  0,0262



0, 2134 




8,22  10 1000



0,0822 




0,008 



4.3.3.6.


É importante que os TCs de proteção retratem com fidelidade as correntes de defeito, sem sofrer os efeitos da saturação. Somente devem entrar em saturação para valores de elevada indução magnética, o que corresponde a uma corrente de 20 vezes a corrente nominal primária. Considerando a correntes de curto circuito no ponto de entrega de 6,35kA, o cálculo de saturação do TC será feito para 10kA, desta forma determinamos a corrente de curto circuito refletida ao secundário do TC. icc.



I cc 3 RTC

 500 A

V Sa t . Fase  icc  Z Total 151,8V V Sa t . Neut ro

Página: 36

 i cc  Z Total 192 ,9V



A potência nominal do TC será determinada pela expressão abaixo PFase 


20

 37,95VA

P Neutr o 


20



48,22VA

Será utilizado o TC 100/5A, para realizar a medição de corrente da proteção secundária. Fator térmico é de FT=1,2 e deverão suportar uma corrente de curto circuito de 10kA, precisão 10P20 e potência de 50VA. Tipo de ligação: Estrela aterrado/Estrela aterrado 4.3.4.

Determinação do TP

Para alimentação auxiliar do Relé será instalado um TP –23.100/115V com potência térmica nominal de 750VA para a alimentação do nobreak com potência nominal de 750VA e autonomia mínima de 2 horas a plena carga. O Nobreak alimentará o disjuntor e o relé micro processado na falta de energia. Tipo de ligação do TP de alimentação auxiliar: Fase/Fase 4.3.5.


Tensão Primária: ........................................................................................... adotado 23,1kV; Demanda: ...................................................................................................................129 kW; Fator De Potência: .......................................................................................................... 92%; Corrente nominal de fase: ............................................................................................ 3,50 A; Corrente nominal de neutro: ........................................................................................ 0,87 A. (Função ANSI 51 e 51N) Corrente de partida de fase (Ipf):................................................................... 1,3 x In = 4,60 A; Corrente de partida de Neutro (Ipn): ............................................................................. 1,15 A. 4.3.6.


Corrente de magnetização do maior transformador (Im): ...........................................100,00 A Im Fase (INRUSH)= ..................................................................................... 100,00 A em 0,1s In proteção instantânea fase (ajuste função ANSI 50): ................................ 1,4*Im = 140,00 A Corrente instantânea de Neutro (In) (ajuste função ANSI 50N): .................................. 35,00 A

Página: 37



Potência total de transformação: ............................................................................... 500 kVA; Tensão Primária: ........................................................................................................ 23,1 kV; Fator de sobrecarga: ........................................................................................................ 1,15; Corrente nominal máxima: ..........................................................................................14,37 A; Entrada Subt errânea conf orm e NBR 14039


Página: 38


Resumo geral dos ajustes do relé DISJUNTOR 1.2:

TC: .......................................................................................................... 100/5A 10P20 50VA; ANSI 51 (Fase) Ip: ...................................................................................................................................... 5 A; Curva ANSI: ....................................................................................... IEC Muito Inversa (MI); Dial de tempo: ................................................................................................................. 0,20; ANSI 50 (Fase)

Im: ................................................................................................................................. 140 A; Curva ANSI: .................................................................................................. Tempo Definido; Dial de tempo: ................................................................................................................. 0,00; ANSI 51N (Neut ro )



Ponto ANSI Menor Trafo: ..................................................................... 250 A em 3 segundos; Ponto INRUSH: .................................................................................. 100 A em 0,1 segundo; O ajuste da unidade instantânea (tanto para a função 50 de fase como para a de neutro) deverá ser o mínimo possível, desde que abaixo do valor de curto circuito no local e do valor de proteção requerido pelo menor transformador (ponto ANSI). O tempo de atuação da função instantânea é de 0,10s. Diferencial de tempo entre a curva do disjuntor 01 e o disjuntor 1.2 é de 0,60s.

Página: 39


4.3.9.


t 

K  dt

( M 

 1)

M 

I e I p


Constantes para curvas IEC: TIPO DE CURVA Normalmente Inversa (Standard Inverse) Muito Inversa (Very inverse) Extremamente Inversa (Extremely inverse)

4.3.9.2.

"




"

" K "

0,02 1 2

0,14 13,5 80

Pontos das Curvas:



3,94

8,4

13,50

2,1

2,19

11,2

2,10

2,8

1,38

14,8

1,13

3,7

0,93

19,6

0,78

4,9

0,64

25,9

0,59

6,5

0,46 0,33

34,3 45,5

0,47 0,40

8,6 11,4

0,24 0,18

60,3 79,8

0,34 0,30

15,1 20,0

0,13

105,7

0,26

26,4

0,10

140,0

0,24

35,0

4.3.9.3.

Curvas:

Página: 40



DADOS - SUBESTAÇ O: TC - 400/5 A; In - 3,5 A; Ip - 5 A; Inrus h - 100 A em 0,1s; ANSI 51 - Curva IEC = MI; -DT= 0,1; ANSI 50 - 140 A (Instantâneo); Icc 3 φASSIM. - 6.352 A; Icc 3 φSIM. - 5.249 A; Icc 1 φASSIM. - 5.136 A; Icc 1 φSIM. - 4.158 A; Icc 1 φMÍN. - 325 A;

100,00

DIS JUNTOR 1

10,00

) s ( o p m e T

ANSI 250 A CURVA CELESC


1,00

Inrush 100 A

0,10


A 5 , 3 p I

A 5 n I

0,01 1,00

10,00 Pontos


Página: 41

1.000,00 CELESC

10.000,00 DJ-1.2



DADOS - SUBESTAÇ O: TC - 400/5 A; In - 0,87 A; Ip - 2 A; Inrus h - 20 A em 0,1s; ANSI 51 - Curva IEC = NI; -DT= 0,1; ANSI 50 - 35 A (Instantâneo); Icc 3 φASSIM. - 6.352 A; Icc 3 φSIM. - 5.249 A; Icc 1 φASSIM. - 5.136 A; Icc 1 φSIM. - 4.158 A; Icc 1 φMÍN. - 325 A;

100,00 DIS JUNTOR 1


1,00 CURVA (ANSI 51) SUBESTAÇÃO

Inrush 20 A

0,10


A A 4 5 - n p I I

0,01 1,00

10,00 Pontos


Página: 42

1.000,00 CELESC

10.000,00 DJ-1.2

Soluções em Energia Elétrica 4.4. DISJUNTOR 1.3 BIOMEDICAL DISTRIBUTION MERCOSUL LTDA. 4.4.1.


A proteção geral está feita através de um disjuntor de média tensão, tipo A vácuo – 630 A classe de isolação 23,1 kV, com relé secundário de proteção digital. A corrente de atuação do neutro é tomada como sendo 20% da corrente de fase; A corrente nominal (In) deve ser calculada a partir da demanda contratada de acordo com o projeto, considerando-se, no mínimo, fator de potência 92%; A corrente de partida do relé é considerada como sendo 1,3xIn, considerando-se a tolerância de 30% para ultrapassagem da demanda; 4.4.2.


Relé microprocessado digital, tipo: Marca: ........................................................................................................................Pextron; Modelo: ................................................................................................................. URP 6000. Relé micro processado digital, com as funções: ANSI 51: ................................................................... Função temporizada do relé para a fase; ANSI 51N: ............................................................. Função temporizada do relé para o neutro; ANSI 50: .................................................................... Função instantânea do rele para a fase; ANSI 50N: ............................................................. Função temporizada do rele para o neutro; ANSI 27: ..................................................................................................... Função subtensão; ANSI 59: ..................................................................................................Função sobretensão; ANSI 67: .............................................................. Função de sobrecorrente direcional de fase; Deverá atuar nos casos em que o sistema de geração particular possa alimentar uma falta na rede da CELESC; ANSI 32: ...................................................................................... Função de potência inversa; Deverá atuar nos casos em que ocorrer fluxo reverso para a rede da CELESC, durante o tempo permitido de paralelismo. 4.4.3.



Corrente nominal e;



Corrente de curto-circuito. O valor adotado deverá ser o maior encontrado aplicando-se os dois métodos. Página: 43




576 kW 3  23,1kV  0,92

 15,65 A

Ip  1,3  In  20,35 A


3 x300



500 k VA

3  23,1k V

20,35

 TC 

 35,00 A

35,00

5 5 4,07  TC  7,00

Relação do TC = 8:1 4.4.3.2.



6.352 20 * 5

 63,52

Relação do TC = 80:1 4.4.4.


Os transformadores de corrente deverão ser capazes de transmitir com fidelidade os sinais de corrente do primário para o secundário e a partir de uma faixa de valores perceptíveis para o relé instalado. A verificação da corrente mínima tem como objetivo verificar a corrente mínima de percepção do relé. Para que seja possível a programação do relé a menor corrente ajustada deverá ser superior a corrente mínima. Considerando as mínimas corrente a ser programadas no relé: Corrente mínima de fase: ............................................................................................20,35 A; Corrente mínima de Neutro: ......................................................................................... 5,10 A. Para o modelo de relé apresentado em projeto a RTC deverá ser de: I mín. fase > RTC*0,04: ................................................................................................ 508,75; I mín. neutro > RTC*0,012: ........................................................................................... 425,00; O TC deverá possuir uma relação de transformação máxima de 400 vezes. Página: 44


Relação adotada:

A relação de transformação adotada será 80:1 (400/5A). 4.4.5.1.


As impedâncias conectadas ao secundário d os TC’s são responsáveis pelo limite de saturação, abaixo segue apresentação dos cálculos da impedância para TC, rele e condutor. A impedância do TC deve ser obtida com o fabricante. Na falta de maiores informações, e considerando-se um TC com baixa reatância de dispersão, apenas a resistência é importante e poderão ser consideradas 20% da carga do TC. Para determinação da impedância do TC será utilizado a expressão abaixo: Z TC Z TC



 0,00234 

RTC  0,0262

0,00234  80  0,0262



0, 2134 




8,22  10 1000



0,0822 




0,008 



4.4.5.2.


É importante que os TCs de proteção retratem com fidelidade as correntes de defeito, sem sofrer os efeitos da saturação. Somente devem entrar em saturação para valores de elevada indução magnética, o que corresponde a uma corrente de 20 vezes a corrente nominal primária.

Página: 45

Soluções em Energia Elétrica Considerando a correntes de curto circuito no ponto de entrega de 6,35kA, o cálculo de saturação do TC será feito para 10kA, desta forma determinamos a corrente de curto circuito refletida ao secundário do TC. icc. V Sa t . Fase





I cc 3 RTC

 125 A


4.4.5.3.





A potência nominal do TC será determinada pela expressão abaixo: PFase




20





20

 12,06VA


Determinação dos TP’s

É importante que os TP’s de proteção retratem com fidelidade as medições de tensões, sem sofrer os efeitos da saturação. As impedâncias conectadas ao secundário do s TP’s são responsáveis pelo limite de saturação, abaixo segue potência para o relé. Considerando a impedância do relé conforme catalogo do fabricante: Z Re lé



40k 

Considerando a tensão no secundário dos TP’s de 115V, a potência consumida pel o circuito será de: Prelé  0,3306VA

Serão instalados 03 (três) TP’s –23.100R3/115V classe de exatidão de 0,3P75, para leitura do sinal de tensão. Para alimentação auxiliar do Relé será instalado um TP –23.100/115V com potência térmica nominal de 750VA para a alimentação do nobreak com potência nominal de 750VA e autonomia mínima de 2 horas a plena carga. O Nobreak alimentará o disjuntor e o relé micro processado na falta de energia. Tipo de ligação dos TP de proteção: ....................................Estrela aterrado/Estrela aterrado; Tipo de ligação do TP de alimentação auxiliar: ...................................................... Fase/Fase; Página: 46


4.4.7.

Proteção de sobretensão da fase – ANSI 59

Para a referida proteção a máxima tensão crítica determinada pela ANEEL para tensão nominal superior a 1kV e inferior a 69kV equivale a 105% da tensão nominal do sistema, ou seja: V má x

 V no m  1,05 

24,25kV

Considerando que possa ocorrer um erro de medição introduzido pelo TP e uma faixa de tolerância de 10%, a função 59 do relé de sobretensão será fixada conforme valor abaixo: V 59

 V max 

V max  0,1  26,68kV

Para esta condição de proteção será fixado tempo de 1s para atuação do elemento de Sobretensão. 4.4.8.


Tensão Primária: ....................................................................................................... 23,10kV; Demanda: ...................................................................................................................576 kW; Fator De Potência: .......................................................................................................... 92%; Corrente nominal de fase: ...........................................................................................15,65 A; Corrente nominal de neutro: ........................................................................................ 3,91 A. (Função ANSI 51 e 51N) Corrente de partida de fase (Ipf): ................................................................. 1,3 x In = 21,65 A; Corrente de partida de Neutro (Ipn): ............................................................................. 5,40 A. 4.4.9.


Corrente de magnetização do maior transformador (Im): ...........................................100,00 A Im Fase (INRUSH)= ................................................................... 100+3*7,5=122,50 A em 0,1s In proteção instantânea fase (ajuste função ANSI 50): ................................ 1,4*Im = 171,50 A Corrente instantânea de Neutro (In) (ajuste função ANSI 50N): ....................................... 43 A 4.4.10.

Proteção direcional de pot ência – ANSI 32

Para a referida proteção fluxo inverso na direção da rede da concessionaria, função 32, será adotado um valor de 5% do valor da potência total de geração própria. Devendo considerar que nunca haverá este fluxo inverso. Página: 47

Soluções em Energia Elétrica Tensão Primária: .......................................................................................................... 23,1kV; Potência Gerador: ..................................................................................... 325+460=785 kVA; Fator de Potência: ............................................................................................................ 0,80; P32



Pgerador  0,05  31,4kW

Para a condição de proteção acima será fixado tempo de 0,20s para atuação do elemento de proteção direcional de potência. 4.4.11.

Proteção direcional sobrecorrente tempo rizada fase – ANSI 67

A função de sobrecorrente direcional de fase (67), tem a função de impedir que o sistema de geração particular possa alimentar uma falta na rede da CELESC. Este elemento utiliza tensão de sequência positiva para polarizar a unidade direcional e o ângulo de torque máximo é definido como o ângulo que a corrente de sequência positiva (I1) está adiantada da tensão de sequência positiva (V1). Para os ajustes desta função será utilizado as recomendações da norma I-321.0028 sendo: utilizar 10% INger ≤ Ipikup ≤ Icc3f/2 com tempo máximo de 500ms. A Icc 3f refere -se ao menor valor da corrente de contribuição do gerador, sendo esta verificada para um ponto no local de instalação do relé 67, no ponto de entrega da entrada de serviço e na saída da barra 23,1 kV da subestação da concessionária; I cc3 f

 22 A

0,1  I Nger ad or  I pi kup 0,1 

785 23,1  3



I cc3 f

 I pi kup 

2 22 2

1,96  I piku p  11

Para a referida proteção temporizada de fase, o ajuste será o valor da mínimo ajuste do relé de proteção 3,2A. I piku p

= ............................................................................................................................ 3,2 A;

Ângulo de máximo torque: ................................................................................................. 45°; Dial de tempo: ................................................................................................................. 0,1 s; I in t an tan eo

= ........................................................................................................................ 43 A;

Dial de tempo: ................................................................................................................. 0,0 s;

Página: 48



Potência total de transformação: ............................................................................ 1.400 kVA; Tensão Primária: ......................................................................................................... 23,1 kV; Fator de sobrecarga: ........................................................................................................ 1,15; Corrente nominal: ........................................................................................................40,24 A; Entrada Subt errânea conf orm e NBR 14039


Página: 49


Resumo geral dos ajustes do relé:

TC: .......................................................................................................... 400/5A 10P20 15VA; ANSI 51 (Fase) Ip: .................................................................................................................................... 22 A; Curva ANSI: ....................................................................................... IEC Muito Inversa (MI); Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,10 ANSI 50 (Fase)

Im: ................................................................................................................................. 172 A; Curva ANSI: .................................................................................................. Tempo Definido; Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,00 ANSI 51N (Neut ro )



Ponto ANSI Menor Trafo: ..................................................................... 187 A em 2 segundos; Ponto INRUSH: .................................................................................. 122 A em 0,1 segundo; ANSI 59

Sobretensão da fase: ....................................................................... 26.680 V em 1 segundo; Tensão de partida sobretensão instantânea de fase (V>>>F vp):...................................... 133; Tempo sobretensão instantâneo de fase (V>>>F t): ................................................ 1 segundo ANSI 32

Partida direcional de potência: .................................................................................. 31,4 kW; Tempo direcional de potência:............................................................................. 0,2 segundo; Página: 50

Soluções em Energia Elétrica Reversão do elemento direcional de potência: .................................................................... on; ANSI 67

Ângulo de máximo torque de fase: .................................................................................... 45°; Memória: ............................................................................................. Com memorial angular; Reversão do elemento direcional de fase:........................................................................... on; Corrente de partida do diferencial de tempo dependente: ............................................. 3,2 A; Curva ANSI: ........................................................................... IEC Normalmente Inversa (NI); Dial de tempo: .................................................................................................................. 0,1s Corrente de partida do diferencial instantâneo: ............................................................... 43 A; Dial de tempo: ................................................................................................................ 0,00s O ajuste da unidade instantânea (tanto para a função 50 de fase como para a de neutro) deverá ser o mínimo possível, desde que abaixo do valor de curto circuito no local e do valor de proteção requerido pelo menor transformador (ponto ANSI). O tempo de atuação da função instantânea é de 0,20s. Diferencial de tempo entre a curva do disjuntor 01 e o disjuntor 1.2 é de 0,32s.

Página: 51



t 

K  dt

( M 

 1)

M 

I e I p



"




"

" K "

0,02 1 2

0,14 13,5 80

Pontos das Curvas:



18,10

23,6

4,18

5,9

4,35 2,26

28,8 35,2

1,91 1,23

7,2 8,8

1,42

42,9

0,91

10,7

0,98

52,3

0,72

13,1

0,71

63,8

0,60

15,9

0,53

77,8

0,51

19,4

0,41

94,8

0,44

23,7

0,32 0,25

115,7 141,0

0,39 0,35

28,9 35,3

0,20

172,0

0,32

43,0

4.4.14.3.

Curvas:

Página: 52



DADOS - SUBESTAÇ O: TC - 400/5 A; In -15A; Ip - 22 A; Inrus h - 122 A em 0,2s; ANSI 51 - Curva IEC = MI; -DT= 0,1; ANSI 50 - 172 A (Instantâneo); Icc 3 φASSIM. - 6.352 A; Icc 3 φSIM. - 5.249 A; Icc 1 φASSIM. - 5.136 A; Icc 1 φSIM. - 4.158 A; Icc 1 φMÍN. - 325 A;

100,00

DIS JUNTOR 1

10,00

) s ( o p m e T

ANSI 187 A

CURVA CELESC


1,00

Inrush 122 A

0,10

CURVA (ANSI 50) SUBESTAÇÃO A 5 1 n I

A 2 2 p I

0,01 1,00

10,00 Pontos


Página: 53

1.000,00 CELESC

10.000,00 DJ-1.3



DADOS - SUBESTAÇ O: TC - 400/5 A; In - 4 A; Ip - 5 A; Inrus h - 25 A em 0,1s; ANSI 51 - Curva IEC = NI; -DT= 0,1; ANSI 50 - 43 A (Instantâneo); Icc 3 φASSIM. - 6.352 A; Icc 3 φSIM. - 5.249 A; Icc 1 φASSIM. - 5.136 A; Icc 1 φSIM. - 4.158 A; Icc 1 φMÍN. - 325 A;

100,00 DISJUNTOR 1


1,00 CURVA (ANSI 51) SUBESTAÇÃO

Inrush 25 A

0,10

CURVA (ANSI 50) SUBESTAÇÃO A A 4 5 - n p I I

0,01 1,00

10,00 Pontos


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1.000,00 CELESC

10.000,00 DJ-1.3

Soluções em Energia Elétrica 5. CÁLCULOS DE CURTO CIRCUITO Os cálculo de curto circuito foram realizados utilizando os software Elpek 0.9945, abaixo estão apresentados os resultados dos cálculos. 5.1. Apenas CELESC.

Página: 55

Soluções em Energia Elétrica 5.2. Apenas Geração.

Página: 56

Soluções em Energia Elétrica 5.3. Paralelismo Geração/CELESC.

Página: 57

Soluções em Energia Elétrica 5.4. Contri buição do m enor gerador BIOMEDICAL para rede CELESC.

Página: 58

Exemplo Proteção Ansi 67 e 32

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