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Ajuste do slope 1 da função diferencial (87)

A função diferencial é considerada a principal função de proteção do transformador de potência. Seu principio básico é a comparação da diferença entre a corrente que entra no transformador em relação à corrente que sai com um valor pré-ajustado. Quando as correntes são praticamente iguais há uma situação de operação normal do transformador. Contudo quando são diferentes existe uma situação de falta interna.
Entretanto existem erros que interferem nos valores finais das correntes que entram e saem do transformador de modo que existe uma diferença que deve ser considerada para que não haja atuação indevida. Cita-se abaixo 7 fatores que contribuem com esses erros.

Erro devido ao não casamento perfeito das relações de transformação do TCs utilizados no enrolamento de alta e no de baixa do trafo de força.
Erro devido à classe de exatidão do TCs dado pelo fabricante.
Erro devido à comutação de TAPs do transformador de potência.
Erro devido ao não casamento de TAPs do relé. ( Para relés eletromecânicos).
Erro adicionado como uma margem de segurança.
Erro devido a corrente de excitação do transformador de potência.
Erro devido a medição do próprio relé.

1-Erro devido ao não casamento perfeito das relações de transformação do TCs utilizados no enrolamento de alta e no de baixa do trafo de força.

Esse erro ocorre porque não há casamento entre o TC ligado no lado de alta com o TC ligado no lado de baixo somado ao fato de que a empresa possui um TC com uma relação que não é a ideal mas que mesmo assim pode ser utilizada.. Por exemplo, um transformador com S=25MVA com V1=138KV e V2= 69KV. Nesse caso a empresa possui um TC com relação de 100/1 e outro de 250/1. Sendo que a corrente secundária do lado de alta seria 1,04 e no lado de baixa 0,83. Nesse caso em condições nominais a diferença da corrente seria de 0,21A. Como essa diferença é muito alta existem maneiras de minimizá-la cuja explicação está no item 4.

2-Erro devido à classe de exatidão do TCs dado pelo fabricante.

Os erros devido a classe de exatidão encontrados nos transformadores de corrente normalmente são: 2,5; 5; e 10%. Utilizando a pior combinação possível, ou seja, quando ambos o tc’s possuírem erros extremos, por exemplo, um com erro de +2,5% e outro de com -2,5% chega-se a um erro total de 5%. Utilizando o mesmo raciocínio para as classes 5% e 10% chegaria-se aos piores erros como sendo 10% e 20%.

3-Erro devido à comutação de TAPs do transformador de potência

A maioria dos transformadores possui taps (derivações) em pelo menos um dos seus enrolamentos, possibilitando a mudança da relação de transformação. Com isso altera-se o nível de tensão, e conseqüentemente a mudança de taps pode ser utilizado para o controle do fluxo de potência reativa. Entretanto essas alterações nos taps modificam as características elétricas do equipamento ocorrendo uma perda da sensibilidade da proteção diferencial. Geralmente os taps de comutação dos transformadores de potência possuem variações de + 10% em relação a tensão nominal. Quando esses taps estiverem em seus extremos por exemplo +10% resulta em uma corrente diferencial maior. Portanto é importante considerar esse fator no ajuste da declividade.

4-Erro devido ao não casamento de TAPs do relé.

A discrepância das correntes que entram nas bobinas de restrições é minimizada basicamente de dois modos:

a-Utilizando um Transformador Auxiliar de modo que a corrente chegue o mais próximo a 1 pu quando nas bobinas de restrições.
b-Utilizar taps do próprio relé 87.

Em relés eletromecânicos existe um número reduzidos de taps de maneira que as correntes que serão comparadas possam ser diferentes de 1 pu. Por exemplo no lado 1 de um transformador de potência a corrente nominal é 4,8 e o tap mais próximo é 5. Portanto o valor a ser comparado será M_1=4,8/5= 0,96. Nessa mesma situação tem-se que a corrente nominal do lado 2 do trafo é 3,5 e que exista um tap de 3,5. Sendo a sim o valor a ser comparado seria M_2=3,5/3,5 = 1. O erro dado por essa situação seria dado por:
E_(taps do relé)=(M_2-M_1)/M_2 *100
Logo o erro seria de 4% devido aos taps do relé. Nos relés numéricos esse erro sempre será zero, pois pode escolher dentre uma grande gama de tap de modo que a corrente final seja sempre 1pu.

5-Erro devido a corrente de excitação
Para transformadores de potência normalmente a corrente de excitação representa uma perda
de +3%.

6- Erro devido a medição do próprio relé.
Para relés numéricos os erros associados a medição normalmente são <= a 5%. Para
relé eletromecânicos esse erro é maior.

7-Erro adicionado como uma margem de segurança.
Depois de realizados todos os cálculos anteriores, é normal adicionar uma margem de segurança de 5% de maneira a aumentar sua estabilidade.

De posse dos erros envolvidos calcula-se o erro total (mismatch) de acordo com a seguinte fórmula:

E_erro_total = E_TCs+E_classe_exatidão + E_comutação + E_taps_do_relé + E_corrente_excitação + E_medição_relé + E_segurança

A figura a seguir mostra a influência de algum desses erros na determinação do slope da função diferencial (87).




Att
Michel