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RELATÓRIOS DE EVENTO DO MUNDO REAL
DO SEL-T400L

Relatório de Campo do SEL-T400L: Incêndio Florestal na Colômbia Provoca Falta da Fase B à Terra

A CELSIA, uma empresa de energia elétrica que opera na Colômbia, Panamá e Costa Rica, reportou que um incêndio florestal causou uma falta por curto-circuito da fase B à terra em uma linha de transmissão de 115 kV. A CELSIA havia instalado dois dispositivos de Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L na linha de transmissão de 64,34 km (39,97 milhas) usando comunicações de fibra óptica ponto-a-ponto entre as duas subestações. A linha de transmissão cruza a floresta colombiana, e geralmente são necessárias semanas para localizar faltas na floresta remota e propensa a incêndios; portanto, a CELSIA esperava que os dispositivos SEL-T400L ajudassem a identificar as localizações das faltas. A CELSIA queria verificar a precisão do método de localização de faltas e também testar as funções inovadoras de proteção baseada nas ondas viajantes e proteção no domínio do tempo do SEL-T400L para analisar seu desempenho em comparação com a proteção tradicional.

Em 11 de setembro de 2018, um incêndio florestal queimou um poste de madeira de uma linha de distribuição de 13,2 kV próximo de uma linha de transmissão de 115 kV. O poste caído fez com que o trecho do vão da linha de distribuição com flecha extra que passava sob a linha de transmissão fosse esticado devido à tração adicional. Quando o trecho do vão da linha de distribuição normalmente distendido (flecha extra) foi elevado devido à tração causada pelo poste caído em um vão adjacente, os condutores de distribuição ficaram muito próximos da linha de transmissão acima, resultando em uma falta da fase B à terra na linha de transmissão. A falta foi imediatamente detectada pelos dois dispositivos SEL-T400L, os quais então operaram. Os habitantes da área informaram ter observado explosões no local da falta causadas pelo arco voltaico da falta entre os circuitos energizados de distribuição e transmissão. 

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Figura 1 – Fotografias do trecho caído da linha de distribuição de 13,2 kV tiradas perto do local da falta interna da fase B à terra na linha de transmissão de 115 kV causada pelo incêndio florestal.

Os engenheiros da CELSIA confirmaram a localização da falta fornecida pelos dispositivos SEL-T400L com precisão de 300 m.

A Figura 2 mostra que o esquema diferencial baseado em ondas viajantes (TW87) do SEL-T400L operou em 0,62 ms. Os elementos direcionais, TW32 e TD32, reportaram uma direção à frente (TW32F e TD32F ativados) e operaram em 120 µs e 1,32 ms, respectivamente. O elemento de distância de terra no domínio do tempo (TD21G) operou em 6,72 ms.

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Figura 2 – Correntes (IA, IB, IC), tensões (VA, VB, VC) e Relay Word Bits capturados por um SEL-T400L no instante da falta.

O localizador de faltas baseado em ondas viajantes de dois terminais (DE-TWFL) do SEL-T400L reportou a localização como 16,494 km. O localizador de faltas baseado em ondas viajantes de um terminal (SE-TWFL) do SEL-T400L reportou a localização como 16,373 km. A equipe de inspeção de linha confirmou a localização da falta dentro de 300 metros (menos do que um vão de poste) da localização do DE-TWFL. Na Figura 3, o diagrama de Bewley-Lattice mostra a relação de tempo e distância das correntes das ondas viajantes local e remota para operações bem-sucedidas do DE-TWFL e SE-TWFL para esta falta. As primeiras ondas viajantes vistas em ambos os terminais (marcadores verde claro e vermelho) forneceram para ambos os relés as informações para cálculo do DE-TWFL, e a reflexão evidente no terminal local (marcador ciano) forneceu ao relé local as informações para cálculo do SE-TWFL.

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Figura 3 – Diagrama de Bewley-Lattice das correntes das ondas viajantes local e remota registradas no SEL-T400L local.

Sobre a CELSIA

A CELSIA faz parte do conglomerado Grupo Argos que tem 28 plantas de geração com uma capacidade total de 2,4 GW. Os serviços elétricos para os consumidores da CELSIA são oferecidos através de uma concessionária colombiana local chamada EPSA (Empresa de Energía del Pacífico S.A.). A rede da EPSA tem seis usinas hidroelétricas, 84 subestações, 20473 km de linhas de distribuição e 291 km de linhas de transmissão. A EPSA fornece eletricidade para mais de 600000 consumidores nas regiões do Valle del Cauca, Cauca e Tolima.

Por favor, continue enviando experiências do usuário e eventos relacionados a esta tecnologia, ou solicitações de informações mais detalhadas para suporte@selinc.com


O Esquema Diferencial por Ondas Viajantes do SEL-T400L Opera em Menos de Um Milissegundo

Em 20 de julho de 2018, a Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L instalada em uma linha de transmissão de 69 kV com 13,66 km (8,49 milhas) no Arizona operou para uma falta interna da fase C à terra causada por humanos. A falta foi provocada por um balão de material laminado que derreteu no isolador montado no poste de madeira da fase C, desde o condutor de fase até o condutor de terra do poste descoberto.

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Figura 1 – Fotografia da falta interna da fase C à terra causada por humanos devido ao derretimento de um balão de material laminado.

O esquema diferencial por ondas viajantes (TW87) do SEL-T400L operou em 0,91 ms, e o elemento de distância de terra no domínio do tempo (TD21G) operou em 2,81 ms. Usando o método de localização de faltas por ondas viajantes (TW) de dois terminais, o SEL-T400L localizou a falta dentro de 33,83 m (111 pés) do local real da falta (mostrado na Figura 1). 

A Figura 2 mostra as tensões e correntes capturadas pelo SEL-T400L em um terminal da linha, junto com os elementos de proteção.

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Figura 2 – O esquema TW87 do SEL-T400L operou em menos de 1 ms.

A Figura 3 exibe o diagrama de Bewley-Lattice mostrando a relação de tempo e distância das TWs das correntes da fase C no modo alfa medidas para os terminais local (preto) e remoto (azul) com as reflexões subsequentes. O localizador de faltas por TWs de dois terminais usa o tempo de chegada da primeira onda viajante em cada terminal para calcular com precisão a localização da falta. 

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Figura 3 – Diagrama de Bewley-Lattice das TWs das correntes da fase C no modo alfa para os terminais local (preto) e remoto (azul) do SEL-T400L para a falta interna da fase C à terra.

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Falta Externa Valida a Segurança dos Esquemas de Proteção do SEL-T400L

Em 9 de julho de 2018, uma concessionária de energia elétrica do Novo México, EUA, reportou uma falta atrás do terminal leste de uma linha de transmissão de 345 kV com 53,26 km (33,1 milhas). A falta disparou relatórios de evento nos dispositivos de Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L que protegiam a linha. Esses dispositivos são aplicados com os seguintes esquemas habilitados para dar trip nos disjuntores: diferencial baseado em ondas viajantes (TW87), distância baseado na grandeza incremental (TD21) e transferência de trip com sobrealcance permissivo (POTT). Os elementos direcionais do SEL-T400L no terminal leste declararam uma falta reversa, restringindo a operação do esquema POTT. O esquema TW87 e o elemento de distância por subalcance também foram restringidos para esta falta externa.

A Figura 1 mostra os dados oscilográficos capturados no terminal leste. Os elementos direcionais, TW32 e TD32, reportaram uma falta reversa.

Figura 1 – Dados do evento do SEL-T400L do terminal leste mostrando a operação dos elementos direcionais reversos.

A Figura 2 mostra as correntes das ondas viajantes (TW) da fase C no modo alfa para o terminal leste (preto) e terminal oeste (azul), com reflexões subsequentes, indicando o instante em que a primeira TW entra na linha de transmissão protegida (primeiro pico preto), continua ao longo da linha protegida, e sai da linha de transmissão protegida (primeiro pico azul). O intervalo entre as primeiras TWs que chegaram nos dois terminais é o tempo de propagação da TW na linha (TWLPT). As polaridades dessas ondas são opostas, indicando uma falta externa. O TWLPT é 186,317 µs, o que mostra uma diferença de 1,273 µs comparado ao TWLPT esperado (correspondente ao ajuste de TWLPT do SEL-T400L) de 187,59 µs.

Figura 2 – TWs das correntes da fase C no modo alfa do SEL-T400L no terminal leste (preto) e no terminal oeste (azul) durante um distúrbio com falta externa.

O ajuste de TWLPT de 187,59 µs foi determinado pelos testes de energização da linha durante o comissionamento. Conforme mostrado neste relatório de evento, os relatórios de evento da falta externa podem ajudar a refinar ainda mais o ajuste de TWLPT.

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O Esquema POTT do SEL-T400L Opera em 1,3 ms Quando Um Raio Atinge uma Linha de Transmissão no Havaí

Em 15 de abril de 2018, os dispositivos de Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L que monitoravam uma linha de transmissão de 26,95 km (16,75 milhas) no Havaí detectaram uma falta trifásica interna causada por um raio. Cada terminal da linha era equipado com um SEL-T400L e um Sistema de Automação e Proteção Diferencial de Corrente de Linha SEL-311L, com os sistemas de proteção compartilhando um único canal de fibra óptica direto usando acopladores do multiplexador por divisão do comprimento de onda (WDM). A Figura 1 mostra os acopladores WDM passivos onde os dois comprimentos de onda, 1550 nm e 1310 nm, são multiplexados no caminho de transmissão e demultiplexados no caminho de recepção. A abordagem de WDM permite que a troca de dados do SEL-311L coexista com o compartilhamento em tempo real dos dados de 1 MHz exigidos pelas funções de localização de faltas baseada em dois terminais e esquema diferencial baseado em ondas viajantes dos dispositivos SEL-T400L. 

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Figura 1 – Sistemas SEL-T400L e SEL-311L compartilhando um único caminho de fibra óptica direto usando acopladores WDM (é mostrado um terminal)

O esquema POTT do SEL-T400L operou em 1,30 milissegundo, conforme mostrado na Figura 2. O localizador de faltas por ondas viajantes (TWFL) de dois terminais do SEL-T400L reportou a localização como 18,15 km (11,27 milhas). Normalmente, esperamos que o TWFL reporte um resultado de localização dentro de 300 metros (1000 pés).

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Figura 2 – O esquema POTT do SEL-T400L operou em menos de 2 milissegundos.

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O SEL-T400L Opera em 2 ms em uma Linha de Transmissão de 161 kV

Em abril e maio de 2018, a Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L demonstrou sua velocidade para detectar faltas internas em uma linha de transmissão de 161 kV com 117,16 km (72,8 milhas) em Idaho. O SEL-T400L instalado em um dos terminais registrou quatro faltas fase-terra. O tempo médio de operação do elemento de terra no domínio do tempo (TD21G) foi de 1,59 milissegundo—menos de 1/8 de um ciclo do sistema de potência a 60 Hz!

O primeiro evento é mostrado na Figura 1. Esta é uma falta da Fase C à terra para a qual os elementos direcionais, TW32 e TD32, foram ativados em 115 µs e 1,12 ms, respectivamente. O SEL-T400L tomou uma decisão de trip com base no elemento TD21G em 1,62 ms—isto é antes mesmo de a corrente de falta chegar na metade do caminho do primeiro pico! 

Figura 1: Falta registrada por um SEL-T400L mostrando uma decisão de trip em 1,62 ms.

A Tabela 1 mostra os tempos de operação dos elementos direcionais, TW32 e TD32, e do elemento de distância de terra, TD21G, para todos os quatro eventos.

Tabela 1: Tempos de operação dos elementos direcionais e de distância de terra do SEL-T400L para faltas fase-terra em uma linha de transmissão de 161 kV com 117,16 km (72,8 milhas).

EventoTW32 (µs)TD32 (ms)TD21G (ms)
11151,121,62
2441,041,54
31061,111,61
4851,091,59

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Operação Com Sucesso do SEL-T400L para Uma Falta Evolutiva Desafiadora

Em 13 de dezembro de 2017, os dispositivos de Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L instalados em um esquema de transferência de trip com sobrealcance permissivo (POTT) de uma linha de transmissão de 230 kV com 28,4 km (17,65 milhas) na América Central deram trip seletivamente no Polo C para uma falta interna da fase C à terra. Em seguida, os dispositivos SEL-T400L deram trip nos Polos A e B quando o esquema detectou uma falta interna subsequente da fase C para a fase A para a terra com o Polo C já aberto.

Este desempenho seguro do trip de múltiplos polos demonstra a operação perfeita do esquema de proteção do SEL-T400L para duas faltas distintas que ocorreram com menos de 155 ms de diferença.

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Figura 1 – O esquema POTT do SEL-T400L operou seletivamente para duas faltas distintas.

O esquema POTT do SEL-T400L deu trip no Polo C do terminal leste em 2,5 ms e no Polo C do terminal oeste em 2,2 ms após detectar a falta interna da fase C à terra. Para a falta evolutiva subsequente que ocorreu 154,8 ms depois, o esquema POTT deu trip nos Polos A e B do terminal oeste em 2,7 ms e nos Polos A e B do terminal leste em 2,6 ms. É possível observar esses tempos na Figura 1 acima referentes ao SEL-T400L do terminal oeste.

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Primeira Operação do SEL-T400L na América Central!

Em 8 de dezembro de 2017, os dispositivos de Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L instalados em uma linha de transmissão de 230 kV com 28,4 km (17,64 milhas) na América Central deram trip para uma falta interna da fase C à terra, representando a primeira operação de campo bem-sucedida do SEL-T400L na América Central.

A tecnologia de localização de faltas e proteção no domínio do tempo da SEL é excepcional. O esquema de proteção TW87 no SEL-T400L remoto operou em 1,01 ms. No terminal local, o esquema TW87 operou em 1,08 ms. Você pode visualizar os tempos de operação do esquema TW87 na Figura 1 abaixo. Os elementos direcionais locais, TW32 e TD32, foram ativados em 0,11 ms e 2,11 ms, respectivamente.

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Figura 1 – O esquema de proteção TW87 operou em menos de 1,1 ms em ambos os terminais.

A Figura 1 mostra as ondas viajantes das correntes remota (azul) e local (preta) junto com os resultados do esquema de proteção de ambos os terminais.

A Figura 2 é um diagrama de Bewley-Lattice mostrando a relação de tempo e distância das correntes das ondas viajantes local e remota com reflexões subsequentes.

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Figura 2 – Diagrama de Bewley-Lattice

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Operação do Diferencial por Ondas Viajantes em uma Linha de Transmissão de 115 kV

Os dispositivos de Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L instalados em uma linha de transmissão de 115 kV em Maryland operaram para uma falta interna da fase A à terra no mês passado. O localizador de faltas do SEL-T400L reportou a localização como estando a apenas 0,60 m (2 pés) da localização real da falta. Neste evento, o esquema de proteção TW87 operou em 1,03 ms e o elemento de distância de subalcance (TD21) da Zona 1 operou em 6 ms. A Figura 1 mostra as tensões e correntes capturadas pelo SEL-T400L junto com os elementos de proteção.

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Figura 1 – O TW87 operou em 1,03 ms para esta falta da fase A à terra.

A distância real até a falta foi de 4,5516 milhas (7,3250 km) da subestação. O localizador de faltas por ondas viajantes de dois terminais (DE-TWFL) do SEL-T400L reportou a localização como 4,552 milhas (7,3257 km) (veja na Figura 2 o diagrama de Bewley-Lattice mostrando a relação de tempo e distância das correntes das ondas viajantes local e remota). O localizador de faltas por ondas viajantes de um terminal (SE-TWFL) do SEL-T400L reportou a localização como 4,586 milhas (7,3804 km), dentro de 182 pés (55,47 metros) da falta real. Normalmente, esperamos que o TWFL reporte um resultado dentro de 1000 pés (305 metros), ou com precisão aproximada de um vão de torre.

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Figura 2 – Diagrama de Bewley-Lattice mostrando as correntes das ondas viajantes local e remota (a partir do SEL-T400L mais próximo da falta).

Esses resultados mostram a operação da proteção no domínio do tempo em milissegundos, a tecnologia de localização de faltas por ondas viajantes e uma visualização da amostragem em megahertz do desempenho do sistema. Podemos agora visualizar fenômenos como reignições (restrikes) nos disjuntores, faltas autoextinguíveis e suas localizações e, quem sabe, ocorrências que ainda nem foram imaginadas. Os benefícios são custos de manutenção mais baixos, menos danos, compreensão e aprimoramentos melhores e mais rápidos, e um serviço mais confiável.

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Vendo o Sistema de Potência Sob Nova Perspectiva: Relatórios de Evento do Mundo Real do SEL-T400L

Caros clientes e amigos da SEL:

Já faz mais de um ano desde que apresentamos nosso relé de proteção de linhas de transmissão de ultra-alta velocidade—a Proteção de Linha no Domínio do Tempo SEL-T400L—com tecnologia de localização de faltas altamente precisa e um registrador de faltas com taxa de amostragem de um megahertz. Muitos de vocês instalaram o SEL-T400L em instalações piloto e estão nos enviando relatórios de evento disparados por vários distúrbios e faltas. Agradecemos o seu grande interesse em explorar e adotar novas tecnologias. Estou feliz em compartilhar que o desempenho do SEL-T400L nessas instalações piloto está atendendo e superando nossas expectativas.

O evento abaixo ocorreu em uma linha de transmissão de 230 kV com 28,4 km (17,64 milhas), na qual o SEL-T400L emitiu o comando de trip em um milissegundo usando um esquema diferencial baseado em ondas viajantes (TW87)—isto é inédito! O relé de distância tradicional baseado em fasores operou em 20 ms para este evento.

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Figura 1: O sistema de proteção de linhas de ultra-alta velocidade operou em 1 ms para uma falta da fase C à terra.

Eventos de várias instalações em todo o mundo demonstram ambas a velocidade e a segurança do nosso sistema de proteção de linhas de ultra-alta velocidade.

Os clientes percebem o valor das funções de localização precisa de faltas do SEL-T400L. Localizar faltas mais rapidamente e abordar os danos reduzirão as faltas recorrentes, melhorando a confiabilidade do sistema de potência. Como esta tecnologia é acessível e fácil de usar, prevemos que todas as linhas de transmissão serão configuradas com um sistema de localização de faltas por ondas viajantes no futuro próximo.

A capacidade de registrar faltas com taxa de amostragem de um megahertz do SEL-T400L é excepcional, permitindo que os clientes detectem reignições (restrikes) nos disjuntores através desses registros de eventos. Alguns dos eventos capturados mostram transitórios de alta frequência sustentados durante condições normais de carga. Estamos trabalhando com os clientes para entender a causa raiz destes eventos; isto é educativo, informativo, intrigante e DIVERTIDO!! Estamos vendo os sistemas de potência sob uma nova perspectiva.

Nossa equipe do SEL-T400L compartilhará mais resultados de campo com vocês nos próximos meses, e estou certo de que vocês também vão achá-los valiosos. Encorajo todos vocês a aproveitar as vantagens da mais recente inovação na área de proteção de sistemas de potência e a fazer parte desta tecnologia. Por favor, compartilhem suas ideias e pensamentos sobre o papel que as técnicas de ondas viajantes e o SEL-T400L podem possivelmente desempenhar à medida que vocês implementam soluções de última geração para proteção de linhas de transmissão. Nossos especialistas em proteção e engenheiros de aplicação da SEL estão à disposição para orientá-los.

Cordialmente,
Ed