Forum de Proteção e Automação - CONPROVE

Trabalhando com Componentes Simétricas em Testes

No que tange a aplicação de proteção no sistema elétrico através de IEDs (Intelligent Electronic Devices), é fundamental
a compreensão do Teorema de Fortescue e do que se tratam as Componentes Simétricas. A aplicação destes conceitos
trazem grandes vantagens na efetiva proteção dos componentes do sistema elétrico.

Por outro lado, na parametrização de testes de relés de proteção é preciso também possuir certo embasamento teórico e
conhecer bem os recursos do software/hardware para que estes sejam devidamente configurados para atender as
necessidades do fabricante do relé para realização dos testes que envolvem componentes simétricas.

Para se adequar a essas demandas de testes de proteção, o software Conprove Test Center (CTC), juntamente com as
malas de testes da Conprove, disponibilizam todos os recursos necessários para geração facilitada de componentes simétricas.

Testes usando componentes de sequências zero ou negativa

Os testes de funções de proteção que envolvem componentes simétricas de sequências zero ou negativa incluem, por exemplo:

- ANSI 59N ou 64G: Sobretensão residual, ou de neutro;
- ANSI 50N/51N: Sobrecorrente de tempo definido e temporizada de neutro;
- ANSI 50G/51G: Sobrecorrente de tempo definido e temporizado de terra;
- ANSI 64: Proteção de terra ou de carcaça;
- ANSI 87N: Diferencial de neutro;
- ANSI 87VN: Diferencial de tensão de neutro;
- ANSI 67N: Sobrecorrente direcional de neutro;
- ANSI 46: Reversão ou desbalanço de corrente;
- ANSI 47: Reversão ou desbalanço de tensão.

Cada uma destas funções utiliza as componentes de sequências zero ou negativa calculada a partir do desbalanço das fases
ou então a própria corrente de neutro encontrada entre um ponto de neutro e a malha de terra para efetiva aplicação de uma
filosofia de proteção no sistema elétrico.

A seguir serão abordadas quatro das funções de proteção supracitadas como exemplo para uso das malas de testes da Conprove
na realização de testes.

ANSI 50N/51N

Dentre a maioria dos fabricantes adota-se a nomenclatura 50N/51N como sobrecorrente de neutro calculada, ou seja, a partir
dos desbalanço encontrado nas três fases aplicadas no relé, determina-se o nível da corrente de sequência zero no sistema.
Além disso, é praticamente uma unanimidade entre os fabricantes, que a corrente sequência zero calculada deve ser multiplicada
por um fator k = 3, o qual deriva diretamente do Teorema de Fortescue:

IN=3×I0

Conceito e matrizes do Teorema de Fortescue:

“Um sistema 3Ø de três fasores desbalanceados pode ser decomposto em três sistemas 3Ø de três fasores balanceados chamados
de componentes simétricas de sequência positiva, negativa e zero.”


Onde, a ̇=1<120°.

Sugestão de leitura: Curto-Circuito, Geraldo Kindermann.

Ou seja, interpreta-se que a corrente de sequência zero calculada, multiplicada pelo fator k = 3, é a própria corrente encontrada
no neutro, a qual por sua vez será utilizada para determinar a atuação ou não da função de proteção.

Mediante a estes detalhes, para realização do teste da função em questão estão disponíveis no CTC, principalmente, os softwares
Manual e Sobrecor.

Figura 1 – Software Manual e Sobrecor no CTC.

Para uso do software automático Sobrecor, basta que sejam criadas curvas de “Seq 0” na aba “Elementos de Sobrecorrente” dentro
da janela “Ajustes”, conforme expõe a figura a seguir.

Figura 2 – Curvas de sobrecorrente de sequência zero calculada.

Já para uso do software Manual é preciso que seja criado um canal virtual para calculo do valor da corrente de neutro que será
calculada e interpretada pelo relé. Além disso, utiliza-se o recurso de geração de Componentes Simétricas para simplificação do
processo de teste.

Dentro do software Manual, acesse a janela “Direc Canais” e mediante uma configuração de 4 canais virtuais de corrente
configurados para o mesmo nó (NO01), defina na área “Canais de Corrente” um circuito trifásico equilibrado e um canal “k.I0”.
No canal definido como “k.I0” é importante não associar nenhum canal de hardware a este canal virtual. Por fim, ainda neste
ambiente, definida o valor 3 para a constante “k” que multiplica “I0”. A figura a seguir destaca os pontos supracitados.

Figura 3 – Configuração dos canais de geração e calculo de sequência zero.

Configurados os canais, na tela inicial do software, expanda a subaba “NO01” dentro da aba “Falta” e altere o modo de geração
de “Direto” para “Comp. Simet.”, conforme destaca a figura a seguir. Além disso, expanda também a subaba “NO01” dentro da
aba “Monitoramento” para acompanhamento do valor de sequência zero calculado pelo relé.

Figura 4 – Geração e monitoramento da Componente Simétrica.

Dentro da geração de Componente Simétrica, basta que seja definido um valor para “I0” que, multiplicado por k = 3, será lido
pelo relé na função de proteção. Definido este valor, é possível visualizar dentro da subaba “Canais” como será definida a geração
nas três fases para que o nível de sequência zero esteja presente no circuito trifásico desequilibrado. Além disso, visualiza-se
também neste mesmo ambiente o valor final “k.I0” que será interpretado pelo relé. Por fim, monitora-se na aba “Monitoramento”,
as correntes que estão sendo geradas. A figura a baixo destaca cada ponto supracitado.

Figura 5 – Gerando Componentes Simétricas diretamente – Subabas “Definição” e “Canais”.

ANSI 50G/51G
Ao contrário do que é adotado pela maioria do fabricante na ANSI 50N/51N, nesta função considera-se que o relé deve fazer a
leitura da corrente de neutro através de um canal destinado para isto. Ou seja, é preciso que em um teste desta função, a mala de
testes injete um nível de corrente diretamente no canal de corrente de neutro do relé, nível este que será diretamente utilizado na
função de proteção.

Não havendo grandes detalhes, no software Manual orienta-se que na janela “Direc Canais” seja configurado pelo menos um canal
de corrente para aplicação no canal de neutro do relé de proteção. Já no software automático Sobrecor, basta seguir o mesmo
procedimento apresentado no tópico anterior, variando apenas que o local de criação das curvas deve ser a subaba “Residual”, que
está dentro da aba “Elementos de Sobrecorrente”.

ANSI 59N

Para teste da função 59N, Sobretensão de neutro, o procedimento não varia muito com relação a o que foi apresentado no tópico
50N/51N.

Indica-se, para tensão de neutro calculada, a criação de um canal virtual configurado para “k.V0”, onde k deve ser definido para
k = 3, conforme destaca a figura a seguir. Vale mencionar que todos os testes de Sobretensão e Subtensão são realizados no
software Manual.

Figura 6 - Configuração dos canais de geração e calculo de sequência zero.

Para injeção direta em um canal de tensão do relé preparado para interpretação desta tensão como uma componente de sequência
zero, basta que seja criado ao menos um canal de tensão no software de testes.

ANSI 46 e ANSI 47

Para funções de desbalanço de tensão ou corrente, o canal a ser direcionado para calculo da corrente ou tensão de neutro deve ser
configurado em “k.I2” ou “k.V2”, respectivamente. A figura a seguir exemplifica a criação destes canais no software Manual.

A maioria dos fabricantes não trabalha com fator k diferente de k = 1, no entanto, a SEL Schweitzer é um exemplo de adoção do
k = 3 para aplicação destas funções de proteção. Portanto, deve-se atentar ao manual do fabricante para verificação de como este
trabalha com a tensão ou corrente de sequência negativa nas suas funções.

Figura 7 - Configuração dos canais de geração e calculo de sequência negativa.

Para testes de corrente de sequência negativa é possível ainda a utilização do software automático Sobrecor, onde será necessária
a criação das curvas de sobrecorrente dentro da subaba “Seq -”, que está dentro da aba “Elementos de Sobrecorrente”.

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Além disso, ofertamos também treinamentos para uso dos nossos próprios equipamentos, através de um processo especialmente
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