Considerações sobre a supervisão das bobinas de abertura (95)

Existe uma preocupação especial sempre com os circuitos de trip dos disjuntores, na verdade, toda a infraestrutura requerida pelo ONS tem o objetivo de minimizar possíveis problemas que causem a não abertura do disjuntor na presença de uma falha.

Pelos padrões atuais dos Procedimentos de Rede os disjuntores devem ter duas bobinas de abertura por disjuntor que são acionadas por elementos duplicados de proteção; que por sua vez possuem origens de medição de enrolamentos distintos do TC. Assim podemos constatar que o sistema de proteção é um controle completamente redundante, desde a instrumentação (TC) até o elemento de controle (bobina de abertura).

A bobina de abertura geralmente é fria, quando submetida a uma corrente elétrica ativa um mecanismo composto por uma mola carregada que abre rapidamente o contato principal do disjuntor. Geralmente um disjuntor é fornecido com duas bobinas de abertura em que ambas têm plena capacidade de desencadear o processo mecânico de abertura do disjuntor.

Discussões sobre redundância à parte, naturalmente não é todo o dia que um disjuntor abre por uma falha, ou seja, não é tão constante assim um disjuntor abrir. Assim como temos em nossa casa, em que a maior parte das vezes usamos os minidisjuntores do painel de luz como interruptores para seccionar os circuitos, é muito raro acontecer um acionamento próprio do mini disjuntor por seu elemento interno de sobrecorrente.

Nos sistemas de potência é algo parecido, a proteção não atua, ou não deveria atuar com uma frequência maior que uma vez por ano. A rigor, o elemento mais suscetível a falhas, as linhas de transmissão, que são dimensionadas para uma taxa de falha inferior a 1 desligamento a cada 100 km por ano. Então podemos supor que um disjuntor de uma linha de 100km tenha um acionamento por falha entre 1 a 2 vez por ano!

Imagine, todo esse circuito de abertura só é acionado 1 vez por ano. Tudo pronto para um instante de milésimos de segundo, analisando a probabilidade seria algo como 0.000000000031710!








Em um circuito normal de abertura temos a bobina do disjuntor instalada em uma caixa de comando no pátio imediatamente abaixo do mecanismo do próprio disjuntor, um cabeamento que se estende desde o disjuntor até o painel no qual um ou mais contatos secos podem executar o comando de abertura desse disjuntor mediante a identificação de uma falta.

Então temos alguns pontos fracos nesse esquema:

1. Podemos ter uma falha de cabeamento: basta que qualquer borne, cabo ou veia se parta que esse acionamento não ocorra.
2. Podemos ter um dano interno no painel de proteção - A fiação interna pode se desconectar ou um borne pode se afrouxar pela vibração natural do painel.
3. Podemos ter uma falha na própria bobina do disjuntor - é possível que a bobina se danifique de alguma forma afinal a bobina do disjuntor fica instalada dentro do corpo do disjuntor no pátio submetido a sol, chuva, variação de temperatura, umidade e algumas vezes até mesmo a sais pesados.
4. Um curto-circuito em algum ponto do circuito com uma fonte externa - o circuito é alimentado através do potencial CC da subestação que geralmente vai até o disjuntor pelas canaletas do pátio, o que também pode ter falha, canaletas alagadas, danificação de isolamento de cabos são possíveis.
5. Perda de potencial no circuito de abertura - Pode haver uma perda do potencial por rompimento do cabo de alimentação CC.

A questão é, como saber que tudo está em conformidade para o instante exato quando for necessário abrir o disjuntor?

A função ANSI 95

Para essa finalidade foi pensado um dispositivo próprio de supervisão denominado por relé TCS (Trip Circuit Supervision) - já vi também como CBS – (Circuit Breaker Supervision). Geralmente é representado pelo número 95, que é o código ANSI.

O relé supervisiona o circuito de trip do disjuntor e dá um alarme se alguma das anormalidades abaixo for encontrada.



Geralmente o elemento 95, o relé TCS, faz a supervisão direta da bobina de trip, ou seja, ele ‘vê’ o potencial positivo puro recebido pelo disjuntor contra o potencial negativo refletido pelo lado A1 da bobina do disjuntor quando o circuito de abertura está aberto.

Enquanto não ocorre o comando de abertura, o relé 95 é excitado com o potencial que está sobre a bobina. Se esse potencial se esvair por qualquer motivo temos uma falha na supervisão da bobina de disparo.



Se houver qualquer dos problemas relatados anteriormente, o relé 95 perde o potencial e o contato de supervisão e abre. Assim caracterizando uma falha no circuito de abertura.

Um fato interessante: quando ocorre o trip, o disjuntor recebe o comando de abertura, o potencial sobre o relé 95 vai a zero se transferindo integralmente para a bobina de abertura do disjuntor, neste instante acontece uma atuação indevida do sinal de supervisão da bobina de abertura. Geralmente esse sinal espúrio pode ser contornado através de uma lógica no sinal de supervisão, seja no sistema de controle ou no sistema supervisório.



A instalação do relé 95 em disjuntores da rede básica é obrigatória pelos procedimentos de Rede do ONS. Mesmo que não fosse, é sempre bom ter uma supervisão no circuito de abertura e fechamento dos disjuntores a fim de antever um possível problema mais sério que seria a não abertura do disjuntor.

É importante ressaltar que a supervisão das bobinas de abertura é um elemento forte para necessidade de intervenção no disjuntor para manutenção. Se você têm nos seus sistemas atuações constantes do sinal de falha da bobina de abertura em diferentes disjuntores pode ser um caso de investigação mais profunda sobre o tema.