O comissionamento de um sistema elétrico tem como objetivo aumentar a confiabilidade, identificar problemas e estabelecer valores de referência para testes subsequentes, de forma a garantir um funcionamento adequado ao longo do tempo.
Em relação ao comissionamento de proteção e controle, o objetivo é assegurar a correta instalação de um esquema específico de proteção antes de ser energizado.
O comissionamento de sistemas elétricos é fundamental para garantir que um sistema seja instalado corretamente e que funcione conforme projetado.
Introdução
Existem vários tipos de teste que são necessários para garantir que um esquema de proteção funcione da forma correta. Começando pelo relé, existem diversos ensaios que são realizados para garantir que ele esteja funcionando quando for mais necessário, após a instalação.
Depois que os testes do relé são concluídos, ele será montado no painel de proteção, que também passa por uma série de testes conhecidos como TAF, teste de aceitação de fábrica.
E por fim, após o painel estar instalado no campo, o relé de proteção precisa atuar juntamente com outros sistemas, para que o esquema de proteção funcione de maneira completa. Estes testes são conhecidos como teste de aceitação de campo, o TAC.
Vamos verificar neste artigo, alguns ensaios a que os relés de proteção são submetidos, antes mesmo de serem instalados nos painéis de proteção e controle. Depois vamos definir: o que é comissionamento de sistemas elétricos, o que é comissionamento de proteção & controle, os pilares de conhecimentos essenciais que o especialista de proteção & controle precisa conhecer, e por fim, o passo a passo de um comissionamento de proteção & controle.
Quais os ensaios realizados no relé de proteção?
Os relés de proteção são submetidos a vários ensaios, dentre os quais podemos destacar: testes de desempenho, testes de tipo e testes de fabricação [1].
Testes de desempenho
O teste de desempenho realizado em um relé de proteção é uma avaliação sistemática do seu funcionamento em condições reais ou simuladas. Esse teste tem como objetivo verificar se o relé está operando corretamente de acordo com as especificações e requisitos estabelecidos. Durante o teste de desempenho, são avaliados diversos aspectos, como a capacidade de detecção e resposta a eventos anormais, a correta atuação nos momentos necessários e a precisão das medições realizadas. Esse tipo de teste é essencial para garantir a confiabilidade e efetividade do sistema de proteção em situações reais de operação.
Testes de tipo
Os testes de tipo são realizados com o objetivo de evidenciar que um relé atende às especificações das normas. A função primordial de um relé de proteção é assegurar o correto funcionamento em situações anormais do sistema, dessa forma é importante garantir seu desempenho nessas situações. Os testes de tipo são simulações estruturadas para reproduzir as condições operacionais durante o desenvolvimento e a certificação do produto.
Entre as referências que abrangem aspectos do desempenho dos relés estão a família IEC 60255 e a família IEEE C37.90. O teste de tipo de um relé numérico ou digital é mais complexo, pois envolve testar tanto o software quanto o hardware. Para os testes do esquema completo de proteção e controle, a IEEE C37.233 também é uma referência.
Testes de fabricação
Esses testes têm como objetivo evidenciar a ausência de defeitos nos relés durante o processo de fabricação. A abrangência dos testes dependerá da complexidade do relé e do método adotado. Eles são executados para assegurar que todos os componentes do relé estejam operando. Eles são realizados em diferentes etapas durante a fabricação, visando descobrir problemas o mais cedo possível, a fim de minimizar a necessidade de reparos.
O que é comissionamento de sistemas elétricos?
O comissionamento de sistemas elétricos tem como objetivo aumentar a confiabilidade após a instalação, identificando problemas e estabelecendo valores de referência para testes subsequentes.
Um plano de comissionamento, do sistema elétrico completo, inclui a verificação da instalação de todos os equipamentos elétricos, conexões de interface entre equipamentos e sistemas elétricos específicos e diagramas de interligação.
O desenvolvimento deste plano de teste específico para cada sistema ou componente é fundamental para a utilidade de qualquer programa de manutenção. O plano consiste em um cronograma de quando os testes de aceitação e de rotina devem ser realizados, formulários de teste a serem usados para registrar os resultados dos testes, que são mantidos para comparação com testes anteriores e subsequentes, e uma lista dos dispositivos para realização dos testes necessários.
Como os resultados dos testes de comissionamento se tornam valores de referência para comparar com testes posteriores, e os resultados dos testes de manutenção de rotina são compilados para identificar qualquer tendência de queda no desempenho, é importante para o programa de manutenção ter registros precisos e completos.
Para realizar os testes, o plano lista todos os testes necessários em ordem de execução e fornece um cronograma para cada teste. Os itens de trabalho e o cronograma dependem de vários elementos, incluindo a importância e o custo do equipamento, consequências de falha, idade do equipamento, frequência passada e futura de serviço, horas de operação, disponibilidade futura de manutenção, condições do ambiente e requisitos de segurança.
O que é comissionamento de proteção & controle?
Os relés de proteção são usados para detectar anormalidades e isolar problemas com o mínimo de perturbação ao sistema elétrico e o menor dano possível ao equipamento em falha. Os relés de proteção devem ser configurados e testados antes de serem colocados em serviço, e testados periodicamente posteriormente para garantir um desempenho confiável.
O comissionamento de proteção & controle tem como objetivo garantir que um esquema específico de proteção seja instalado corretamente antes de ser colocado em operação.
São realizados testes em diversos aspectos do esquema de proteção, desde a instalação correta dos equipamentos até a verificação dos cabos e o teste de cada item individualmente.
Por fim, é realizado um teste completo do esquema de proteção como um todo juntamente com demais equipamentos, levando em conta o painel de proteção, as seccionadoras, os disjuntores e outros sistemas que fazem parte da instalação.
Quais os pilares de conhecimento essenciais para o especialista de proteção & controle?
Os pilares de conhecimento essenciais que o especialista de proteção & controle precisa conhecer são: estudo de curto-circuito, subestação, proteção de sistemas elétricos, projeto elétrico de subestação, tutoriais práticos de relés de proteção e a prática do dia a dia.
Vamos comentar um pouco sobre cada um deles.
Estudo de Curto-Circuito
As informações a serem inseridas no relé de proteção correspondem às informações contidas no estudo de proteção. O estudo de proteção é realizado com base no estudo de curto-circuito como ponto de partida. Durante o comissionamento, é necessário que o profissional interprete as informações obtidas no estudo de curto-circuito.
Para saber mais sobre estudo de curto-circuito, clique no link abaixo
Subestação
O profissional responsável pela proteção e controle tem a responsabilidade de assegurar o funcionamento adequado do sistema completo de proteção da subestação. Essa verificação do sistema elétrico como um todo impacta diversos equipamentos da subestação tais como transformadores de corrente, transformador de potencial, seccionadora, disjuntor, sistema auxiliar de baterias, o transformador de potência, entre outros. Portanto esse é mais um pilar importante para o profissional compreender.
Proteção de Sistemas Elétricos
Um sistema de proteção é uma composição de relés de proteção, equipamentos e dispositivos projetados para proteger ou isolar elementos específicos ou partes de um sistema elétrico de potência quando ocorrem condições inadmissíveis ou intoleráveis.
Embora o termo "sistema de proteção" seja frequentemente associado apenas aos relés de proteção, é importante destacar que ele abrange uma variedade de outros equipamentos, como transformadores de corrente, transformadores de potencial, disjuntores, sistemas auxiliares, painéis de proteção, relés auxiliares, equipamentos de teleproteção, entre outros. Esses componentes trabalham em conjunto para garantir a segurança e a operação confiável do sistema elétrico de potência.
Projeto Elétrico de Subestação
O conhecimento de interpretação de projetos é essencial para um profissional da área, pois permite que ele compreenda e utilize adequadamente as informações contidas nos projetos elétricos.
Existem documentos-chave nos projetos elétricos que o profissional deve conhecer para realizar uma interpretação adequada. Alguns desses documentos incluem:
Arquitetura de rede
Apresenta, de forma esquemática, como os diversos equipamentos que fazem parte da rede, estão conectados entre si. A conexão entre os equipamentos é realizada através de uma topologia de rede, definida no início do projeto. Este documento também detalha os protocolos de comunicação, de acordo com cada meio físico. Os protocolos definidos na norma IEC 61850, são os mais utilizados, nas soluções atuais. Existem diversos requisitos de rede Ethernet que precisam ser observados, no momento de definição da solução.
Diagramas funcionais
Tem o objetivo de retratar o funcionamento e a interação entre os diversos componentes que fazem parte do sistema elétrico. Geralmente o diagrama funcional contém: diagrama unifilar, diagrama trifilar, distribuição de polaridades, interação entre entradas digitais e saídas digitais dos relés com vários elementos da subestação, interface com equipamentos de campo e outros sistemas de proteção e controle.
Diagrama unifilar de proteção e medição
Representação gráfica de um sistema elétrico de potência, deve conter a maior quantidade de informações possível, com o objetivo de representar os componentes e funções especificadas. Dentre essas representações, uma muito usual é o Diagrama Unifilar. O Diagrama Unifilar representa o circuito elétrico por uma de suas fases, daí o nome unifilar. Dentro de um unifilar são mostrados os equipamentos de manobra, tais como seccionadoras de linha, de barra, de aterramento, disjuntores, dispositivos de proteção e medição, tais como: para-raios, transformadores de potencial e de corrente e relés de proteção (IEDs).
Diagramas lógicos
Fornecem a opção de customizar o funcionamento do sistema de proteção, controle ou supervisão, a partir de blocos com funções específicas ou blocos que utilizam álgebra booleana. É possível configurar comandos em equipamentos de manobra, intertravamentos, agrupamentos de diferentes sinais digitais, realizar temporizações, comparações, atuações, bloqueios, rearmes, retenções de sinais, pulsos, funções matemáticas, entre outros.
Diagrama de interligação
Mostra de forma esquemática como são conectados os cabos de força e controle, entre os painéis e os equipamentos de pátio. O memorial de cálculo dos cabos deve ser realizado de forma complementar, conforme NBR 5410, para indicar as bitolas necessárias, de acordo com as distâncias que o cabo deve percorrer. Também faz parte do documento a lista de cabos, que indica o nome, a formação e os comprimentos dos cabos de forma tabelada.
Estes documentos contêm informações importantes tais como: quantidade de bays da SE, nível de tensão, relações de TC e TP, MVA dos transformadores de potência e o arranjo dos barramentos.
Tutoriais Práticos de relés de proteção
Os tutoriais são guias práticos dos relés de proteção da forma como eles devem ser operacionalizados. Envolve conhecer o relé de proteção, o software utilizado para parametrização, suas características de hardware, como elaborar uma lógica, como configurar os parâmetros, incluindo os conceitos envolvidos da norma IEC 61850, com os protocolos GOOSE e MMS.
Colocando em prática
A partir dos conhecimentos anteriores, é hora de ir para a prática. É o momento do "como" em situações reais do dia a dia. Pessoas diferentes terão oportunidades de vivenciar situações diferentes. A partir dos pilares anteriores, o profissional terá a bagagem necessária para tomar decisões. Se puder aprender com projetos reais, seu aprendizado tende a acelerar.
Qual o passo a passo de um comissionamento de proteção & controle?
Um passo a passo para a realização de um comissionamento de proteção & controle geralmente envolve as seguintes etapas:
Acesso e interpretação da documentação
O profissional precisa ter acesso à documentação necessária que será utilizada durante o comissionamento. Os principais documentos são: unifilar da subestação, arquitetura de rede, diagramas funcionais, diagramas lógicos, estudo de proteção & seletividade, backup do projeto, lista de pontos e mapa de GOOSE. Ao ter acesso pela primeira vez, é importante se familiarizar com os documentos.
Ponto a ponto dos painéis de proteção & controle
O ponto a ponto dos painéis no campo consiste em fazer testes nas entradas binárias, nas saídas binárias e nos canais analógicos. Essa verificação inicial tem o intuito de ganhar tempo no momento dos testes lógicos de proteção e de controle, identificando erros de forma antecipada aos testes reais que estão por vir.
Parametrização do relé de proteção e controle de acordo com o estudo de proteção
Nesta etapa, com o estudo em mãos, o ajuste precisa ser inserido no relé.
Levantamento de curvas
Nesta etapa é realizado o levantamento de todas as curvas de proteção que foram previstas no estudo de proteção.
Validação do diagrama lógico de proteção & controle
Todo o esquema de proteção e controle previsto é verificado nesta etapa. É comum a utilização de uma caneta marca-texto para fazer uma conferência em cada teste realizado.
Eventuais erros ou melhorias no projeto elétrico ou diagrama lógico, poderão ser registrados com a caneta verde (para retirar) ou com caneta vermelha (para inserir).
Hoje é muito comum utilizar o PDF para ir fazendo essa verificação ao invés do caderno impresso. Independentemente do meio utilizado, os itens mencionados acima são realizados. As marcações realizadas serão enviadas para a empresa projetista, para realização do as-built.
Nesta etapa está incluída a validação dos pontos GOOSE entre os relés e dos pontos MMS com o sistema supervisório.
Energização da subestação
Após a realização de todos os testes e validações, a energização será programada. Após a energização é importante a coleta de oscilografias e a verificação final, considerando o sistema como um todo.
É importante mencionar que os passos acima poderão ter outras etapas, dependendo da complexidade do sistema elétrico, se a SE onde o serviço será realizado já tem partes energizadas e outras situações particulares. Os passos acima servem como referência geral para aqueles que estão iniciando na área.
Conclusão
Neste artigo, entendemos que o comissionamento de um sistema elétrico tem como objetivo aumentar a confiabilidade, identificar problemas e estabelecer valores de referência para testes subsequentes, de forma a garantir um funcionamento adequado ao longo do tempo.
Em relação ao comissionamento de proteção e controle, o objetivo é assegurar a correta instalação de um esquema específico de proteção antes de ser energizado.
E para isso são conduzidos testes abrangendo vários aspectos do esquema de proteção, desde a instalação adequada dos equipamentos até a verificação dos cabos e o teste individual de cada componente.
Verificamos também os pilares de conhecimento essenciais que todo especialista de proteção & controle precisa conhecer para realizar um comissionamento.
Por fim, indicamos um passo a passo de um comissionamento de proteção e controle para servir de referência para os profissionais que estão iniciando na área.
O comissionamento de sistemas elétricos é fundamental para garantir que um sistema seja instalado corretamente e que funcione conforme projetado.
Referências
[1] Schneider Electric. Network Protection & Automation Guide.
[2] Material didático da Capacitação em Comissionamento de Proteção & Controle.
[3] IEEE. IEEE C37.233-2023 — Guide for Power System Protection Testing.
[4] IEC. IEC 60255-1:2022 — Measuring relays and protection equipment — Common requirements.
[5] IEC. IEC 61850-5:2013+AMD1:2022 — Communication requirements for functions and device models.
[6] Fonte original: Pronext Engenharia. Comissionamento de Proteção e Controle.