Cigré/Brasil CE B5 – Proteção e Automação

1. Cigré/BrasilCE B5 – Proteção e Automação Seminário Interno de Preparação para o Colóquio de Madri 2007 Rio de Janeiro, outubro/07

2. Dados do Artigo • Número 106 • Título • Measures against CT Saturation for Busbar Protection in Japan • Autoria • Jirou Tsukida (Tokyo Electric Power Co., Japan), Hisanori Itou (Chubu Electric Power Co., Japan), Katsuhiko Kawai (Electric Power Development Co., Japan), Chikashi Komatxu (Hitachi, Ltd, Japan), Isao Chihara (Fuji Electric Systems Co., Japan) • País • Japão

3. Objetivo • O artigo descreve as 3 principais metodologias utilizadas no Japão para lidar com a saturação de TCs na proteção de barras: • Deteção durante os períodos em que o TC não está saturado (aplicado em relés de proteção diferencial para faltas fase-fase ou trifásicas) • Sistema AND para os períodos positivo/negativo da corrente diferencial (aplicado em relés diferenciais para proteção contra faltas fase-terra) • TCs lineares (núcleo de ar)

4. Destaques

5. Metodologia 1 • A corrente de saída do TC contém um certo período não-saturado, deste o início da falta até o início da saturação • Períodos de saturação e não-saturação repetem-se alternadamente em cada ciclo • No caso de falta externa, a corrente diferencial exibe valores e taxas de variação muito pequenos durante os períodos de saturação

6. Metodologia 1

7. Metologia 2 • A corrente diferencial (Id) num TC saturado durante uma falta externa só se manifesta na parte positiva ou negativa • A corrente diferencial (Id) em uma falta interna, entretanto, aparece tanto nas ondas positiva quanto negativa • A avaliação se uma falta é interna ou externa é possível mesmo se houver saturação do TC pelo processamento individual das partes positiva e negativa da corrente diferencial e pela exigência de um AND entre os dois processamentos • Simples, mas compromete tempo de operação (tempos de eliminação de faltas fase-terra: 120 ms)

8. Metodologia 3: transformadores lineares • Valores típicos de indutâncias mútuas • 0.005Ω (at 60 Hz) ou • 0.0025Ω(at 50 Hz) • Para ωM=0.005Ω, relações de transformação são: • 1000 A/5V for 60 Hz, • 1000 A/4.17V for 50 Hz • Linearidade para ampla faixa • Não há indução de tensões elevadas para secundário aberto • Saída proporcional à frequência: cuidado com filtragem de harmônicas altas, inrush, .. • Relés ligados em paralelo Princípios do transformador de Rogowski

9. Conclusões O artigo descreve a evolução dos dispositivos de proteção de barras no Japão e as medidas para lidar com saturação de TCs O número de relés digitais de proteção de barras tem aumentado significativamente, e têm oferecido melhor desempenho quanto à saturação de TCs e seletividade

10. Respostas às questões do REP • Questão 8 • Is there any statistic available regarding unwanted operation of busbar protection caused by CT saturation? Are any problems reported regarding missing/delayed operation of busbar protection due to CT saturation for internal fault? • Resposta: • Brazilian busbar protection installed units in 2005 were distributed as follows

11. Question 8 • From 1998 to 2005, two incorrect operations due to saturation were registered, according to the table below: one in a 230 kV and another in a 138 kV busbar

12. Respostas às questões do REP • Número da questão • Questão 9 • Does the user follow the CT requirements specified by the manufacturer? Is it common practice that utilities develop and use their own guidelines regarding CT requirements for busbar protection? • Resposta:

13. Respostas às questões do REP • Número da questão • Questão 10 • What are the operational experiences from the busbar protection installation with nonconventional current transformers (e.g. Rogowski coils)? Will such non-conventional solutions be considered by utilities for retrofit or only for new substation installations? Can Rogowski coils and conventional magnetic CTs be used in the same installation? • Resposta: