Análise de Perturbações em Sistemas Elétricos de Potência

Classificação: Público
PÓS-GRADUAÇÃO EM PROTEÇÃO EM SISTEMAS ELÉTRICOS
IEC PUC MINAS
Professor: Weber Melo de Sousa
Aula 2
ANÁLISE DE PERTURBAÇÕES – APE
Disciplina:
Abr/23

CONTEÚDO DA DISCIPLINA
1 – Introdução
2 - Por que fazer a análise de perturbação ?
3 – Evolução tecnológica
4 – Tecnologias utilizadas: Oscilografias,
Simulações, Sequência de Eventos, etc
5 – Relatórios de Análise de Perturbação
6 – Exemplos práticos
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EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA: Oscilografia
Eletromecânico: Papel e tinta: até fim dos anos 80
3Io = 2,3 kA
Programa de CC
Local falta = 2,4 km
Localização de falta
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Primeiros oscilógrafos eletrônicos: início dos anos 90
IX SNPTEE_IV_BH_GSP_49 Testes CE da SE Fortaleza 1987
Papel
fotossensível
Melhor qualidade dos
registros, porém os
cálculos continuam sendo
manuais
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Primeiros oscilógrafos digitais: início dos anos 90
Registros digitais, essa
geração teve vida útil
pequena
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Registradores Digitais de Perturbações - RDPs: início dos anos 2000
Monitoramento de curta e longa duração;
Múltiplos aplicativos inclusive com análise automática;
Localização de faltas em LTs;
Unidade de medição fasorial – PMU
Análise de Qualidade de Energia
Possibilidade de alarmes (variação de grandezas);
Sequência de eventos;
Outras aplicações: Componentes simétricas, análise
espectral, etc
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EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA: Relés de Proteção
Relés eletromecânicos de indução
Ajustes 12IAC - GE:
51 - Tap: 4,5 A sec
51 - Dial = 1,5
Sinalização: bandeirolas
Unidade 50 - instantânea
Unidade 51 - temporizada
Robustos e com poucas falhas do equipamento;
Pouca flexibilidade de ajustes;
Sinalização extremamente simplificada.
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UI - 50: 15 A sec

EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA: Relés de Proteção
Relé diferencial eletrônico
Ajustes RABSB ABB 87T:
Algo em torno de 2 dezenas de ajustes
TCs auxiliares → casamento de RTCs
Maior flexibilidade de ajustes;
Melhoria da sinalização de operação: Leds;
Falhas dos componentes eletrônicos.
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EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA: Sistemas de Proteção
7SA8 Siemens - 21/21N:
Arquivo de ajustes com mais de
1000 parâmetros
Alta flexibilidade
Elevado número de aplicações Implementação de lógicas
Oscilografia digital
Sequenciamento de operação de eventos
Relés de proteção e controle digital
Exige maior especialização dos profissionais;
Maior risco de parametrização indevida.
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Automonitoramento
Localização de faltas

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CONTEÚDO DA DISCIPLINA
1 – Introdução
2 - Por que fazer a análise de perturbação ?
3 – Evolução tecnológica
4 – Tecnologias utilizadas: Oscilografias,
Simulações, Sequência de Eventos, etc
5 – Relatórios de Análise de Perturbação
6 – Exemplos práticos

ONS - Procedimentos de Rede
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4) ONS, PR Submódulo 2.11 - Requisitos mínimos- Revisão 2020.12
TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Oscilografias
Submódulo 2.11
Requisitos mínimos para os sistemas de proteção, de registro de
perturbações e de teleproteção
Revisão 2020.12 - 31/03/21

ONS - Procedimentos de Rede → RDPs
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Terminais de LTs
Grandezas analógicas devem ser supervisionadas:
o 3 correntes da LT;
o 3 tensões da LT.
Sinais digitais devem supervisionados → atuação da proteção P e A
o Cada função de proteção que comanda disparo dos disjuntores;
o Cada função de proteção associada aos esquemas de teleproteção;
o RX e TX de sinal de transferência direta de disparo;
o RX e TX de sinais de teleproteção;
o Bloqueio por oscilação de potencia;
o Religamento automático;
o Esquema de falha de disjuntor;
o Perda de sincronismo.

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Barramentos
Grandezas analógicas:
o 3 tensões do barramento se houver TPs.
Sinais digitais → atuação da proteção P e A
o Desligamento pela proteção diferencial.

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Transformadores de potência
o 3 correntes para cada enrolamento do transformador;
o 3Io para cada ponto de aterramento do transformador.
o Proteções intrínsecas.

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Reatores em derivação
o Correntes das 03 fases do reator;
o 3Io do reator.
o Proteções intrínsecas.
aqui

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Bancos de capacitores em derivação
o Correntes das 03 fases do banco de capacitores;
o tensão fase-neutro das três fases do banco de capacitores;
o corrente ou tensão de desequilíbrio do banco de capacitores.
o Cada função de proteção que comanda disparo dos disjuntores.

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Bancos de capacitores série
Bancos de filtros
Elos de corrente contínua
Compensadores estáticos

Partida dos registros – triggers típicos:
o alteração do estado de canal digital;
o sobrecorrente nas fases monitoradas;
o sobrecorrente residual;
o subtensao nas fases monitoradas;
o sobretensao residual;
o sobretensão nas fases monitoradas.
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RDPs : Ligações típicas CA e CC
Supervisiona as proteções:
- Ligado em série (circuito I) e
paralelo (circuito V) de uma das
proteções ex. 21P;
- Monitora canais analógicos de
corrente (5A ou 1A) e tensão
(115Vca);
- Monitora canais digitais
(48 Vcc 125Vcc ou 250Vcc) ou
Goose (IEC 61850);
- Canais digitais: atuações de
proteções, contatos de
disjuntores, sinais de
teleproteção, etc
7) RPV311-TM-EN-11.1, GE Grid Solutions - RPV311 Technical Manual
Vcc ou Goose:
52/a;52/b
Comandos
Atuação de
proteção,
etc
Vca
Ica

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Componentes
Simétricas
Seq +
Seq - Seq o
Seq de fase
RDPs : Aplicações

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Componente DC
Análise Espectral
RDPs : Aplicações

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Harmônicos
Análise Espectral
RDPs : Aplicações

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Lugar geométrico
da impedância
21 – Z1 Trip
RDPs : Aplicações

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Operação de Eventos na forma gráfica
21 – Z1 Trip
Operação de Eventos na forma sequencial
21 – Z1 Trip
RDPs : Aplicações

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Sincrofasores
RDPs : Aplicações

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RDPs : Aplicações
- Localização com dados de 1T - terminal
- Localização com dados de 2T - terminais
- Localização utilizando TW
GPS
14:57:58.437ms

Ajustes de proteção ex. D60 – 21/21N - GE
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TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Relés de proteção e controle digital

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Lógicas de proteção e controle

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Oscilografia digital

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Sequência de eventos

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TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Sistemas de Supervisão
Sequência de eventos – Instalação ou Centro de Operação
02/09/11 16:43:45.486 UHAAAA 9K_67_67N_81_TRIP DESARMADO
02/09/11 16:43:45.539 UHAAAA 9K4 ABERTO
02/09/11 16:43:45.577 UHAAAA 9K_67_67N_81_TRIP NORMAL
02/09/11 16:43:45.593 SEBBB 7K4 ABERTO
02/09/11 16:43:45.623 SEBBB ERAC_RELE_86 BLOQUEIA
02/09/11 16:43:45.810 UHAAAA 9K_67_67N_81_TRIP DESARMADO
02/09/11 16:43:50.197 UHAAAA 9K_67_67N_81_TRIP NORMAL
02/09/11 16:47:53.794 UHAAAA 5P85-CARR_BLOCK DESARMADO
Sincronizado GPS

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TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Sistemas de Supervisão
Sequência de eventos – Centro de Operação

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4) ONS, PR Submódulo 2.12 - Requisitos mínimos Supervisão- Revisão 2020.12
TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Supervisão
Submódulo 2.12
Requisitos mínimos de supervisão e controle
para a operação
Revisão 2020.12 - 08/12/20

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5. SUPERVISÃO E CONTROLE DE EQUIPAMENTOS
PERTENCENTES À REDE DE OPERAÇÃO
5.2. Informações requeridas para a supervisão do sistema elétrico
As seguintes informações devem ser coletadas e transferidas para os centros de operação
do ONS:
Medições analógicas:
(1) magnitude da tensão fase-fase...
(5) potência trifásica ativa, em MW, e reativa, em Mvar, nos terminais de todas LT;
(6) corrente em uma das três fases, em A, nos terminais de todas as LT; ...
(9) potência trifásica ativa, em MW, e reativa, em Mvar, e corrente em uma das três fases,
em A, de todos os enrolamentos dos transformadores ...
(11) potência trifásica ativa, em MW, e reativa, em Mvar, por gerador;

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5.2. Informações requeridas para a supervisão do sistema elétrico
do ONS:
Sinalização de estado:
(1) (a) a todos os disjuntores e chaves utilizados nos barramentos e nas conexões de
equipamentos...

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5.5. Requisitos de qualidade da informação
Exatidão da medição:
o 1% para V e 2% para demais grandezas
Idade do dado:
o 4 (quatro) segundos em média ...
Banda morta:
o 0,1% do fundo de escala ou do último valor lido ...

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6. SEQUENCIAMENTO DE EVENTOS DE EQUIPAMENTOS
6.1. Informações requeridas para o sequenciamento de eventos
do ONS:
Eventos:
Tipo “A”: eventos que devem ser enviados diretamente para o ONS...
Tipo “B”: compreende os eventos que devem ser enviados de forma agrupada
para o ONS ...
Tipo “C”: eventos que devem estar disponíveis na instalação do agente e ser
enviados para o ONS, por meio eletrônico, em prazo de 24 horas se
solicitado ... 4) ONS, PR Submódulo 2.12 - Requisitos mínimos Supervisão- Revisão 2020.12

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Eventos - Transformadores e autotransformadores:
o Atuação dos relés de bloqueio (proteções elétricas e intrínsecas);
o Disparo da proteção – principal P
o Disparo da proteção – alternada A
o Disparo da proteção intrínseca

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Eventos - Transformadores e autotransformadores:
o disparo da proteção de 50/51 do comutador sob carga;
o disparo da proteção de 50/51 e 50/51N – principal;
o disparo da proteção de 50/51 e 50/51N – alternada;
o disparo da proteção de sobretemperatura de óleo - 26 ou de enrolamento - 49;
o disparo da proteção de gás - 63 ou da válvula de alívio de pressão - 71;
o disparo da proteção - 87 – principal;
o disparo da proteção - 87 – alternada.

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Eventos - Linhas de transmissão:
o disparo por sobretensão instantânea 59I – principal;
o disparo por sobretensão instantânea 59T – alternada;
o atuação da lógica de bloqueio por oscilação de potência 68 – principal;
o atuação da lógica de bloqueio por oscilação de potência 68 – alternada;
o disparo da proteção para perda de sincronismo 78 – principal;
o disparo da proteção para perda de sincronismo 78 – alternada;

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o atuação dos relés de bloqueio principal - P e alternada - A;
o atuação do relé de bloqueio de recepção TDD – principal;
o atuação do relé de bloqueio de recepção TDD – alternada;
o ...
o disparo da proteção – principal;
o disparo da proteção – alternada.

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o Transmissão de sinal permissivo (POTT), tomado em cada unidade de proteção da linha de
21/21N e 67N do esquema de comparação direcional permissivo da LT;
o (i) transmissão de sinal permissivo (POTT) – principal;
o (ii) transmissão de sinal permissivo (POTT) – alternada.

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Eventos - Reatores;
Eventos - Barramentos:;
Eventos - Compensadores síncronos;
Eventos - Compensadores estáticos;
Eventos - Sistemas Especiais de Proteção – SEP (ECE e ERAC);

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Eventos - Disjuntores;
o mudança de posição;
o disparo da proteção de falha do disjuntor;
o disparo dos relés de bloqueio.

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Eventos - Geradores:
o disparo da proteção diferencial do gerador – principal e alternada;
o disparo da proteção diferencial do transformador elevador – principal e alternada;
o disparo da proteção diferencial geral (diferencial da unidade ou total) – principal e
alternada;
o disparo da proteção diferencial de fase dividida – principal e alternada;
o disparo por sobretensão temporizada – principal e alternada;

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Eventos - Geradores:
o disparo da proteção de sobretemperatura de enrolamento 49;
o disparo da proteção de sobretemperatura de óleo 26;
o disparo da proteção de gás do transformador 63;
o disparo da válvula de alívio de pressão do transformador 71.

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Eventos - Bancos de capacitores série;
Eventos - Sistemas de transmissão em corrente contínua:
Conversor / Polo e LT / Proteção do bipolo / Proteção dos filtros CA.

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6.2. Qualidade dos eventos
Resolução entre eventos:
o ≤ 5ms
Exatidão:
o ≤ 1ms ...
Base de tempo:
o relógio de tempo da UTR/SSCL → GPS...
UTR – Unidade Terminal Remota
SSCL – Sistema de Supervisão e Controle Local

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10.4. Avaliação da disponibilidade e da qualidade dos recursos de supervisão e
controle...:
Qualidade dos Recursos de Supervisão e Controle:
o para SSCL de instalações estratégicas: 98,5% em base anual;
o para SSCL das demais instalações: 97,5% em base anual;
o para agentes: 99% em base anual.
Mede o tempo que esses recursos violaram o conceito de qualidade
(valores mínimos toleráveis por exemplo)

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10.4. Avaliação da disponibilidade e da qualidade dos recursos de supervisão e
controle...:
Disponibilidade de SSCL ou de CD (PMU):
o para SSCL diretamente ligados ao Centro do ONS: 99,95% em base anual;
o para CD por agentes: 99,95% em base anual;
o para SSCL diretamente ligados a CD: 99,93% em base anual.
CD – Concentrador de Dados
SSCL – Sistema de Supervisão e Controle Local

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Submódulo 2.12 - Requisitos mínimos de supervisão e
controle para a operação
RESULTADO
CENÁRIOS PRÉ e
PÓS-PERTURBAÇÃO

Prof. Weber Melo
RESULTADO
SEQUENCIAMENTO DOS
EVENTOS
To + 984ms
Separaçao NSE na
SE
Serra da Mesa e da
NNE
na SE Pres Dutra

Prof. Weber Melo
RESULTADO
SEQUENCIAMENTO DOS
EVENTOS
To + 984ms
Separaçao NSE na
SE
Serra da Mesa e da
NNE
na SE Pres Dutra
22/05/19 16:43:45.486 SEMS XX21P TRIP DESARMADO
22/05/19 16:43:45.486 SEMS XX21A TRIP DESARMADO
22/05/19 16:43:45.539 SEMS 84 ABERTO
22/05/19 16:43:45.577 PRDU XX21P TRIP DESARMADO
22/05/19 16:43:45.577 PRDU XX21A TRIP DESARMADO
22/05/19 16:43:45.593 PRDU 84 ABERTO
22/05/19 16:43:45.623 SEBBB RELE_86 BLOQUEIA
22/05/19 16:43:45.810 UHAAAA 9K_81_TRIP DESARMADO

TECNOLOGIAS UTILIZADAS:
Sequência de eventos
Relés de Proteção
Instalação
Centro de Operação
ONS
Fiação
ou
IEC 61850
ou
IEC 103
Link de
comunicação
Link de
comunicação
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aqui
SDSC
Link de
comunicação

TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Localização de Descargas
Atmosféricas
o Sincronizado → GPS
o LTs georeferenciadas
o Triangulação de Satélites
o Mínimo de 03 satélites
o Precisão de ms
o Intensidade da DA [kA]
Prof. Weber Melo

SE A
SE B
Descarga Data Hora Latitude Longitude
# (graus) (graus)
1 08/03/1999 16:03:20.895 -19.9038 -47.4765
2 08/03/1999 16:03:21.008 -19.8853 -47.4702
3 08/03/1999 16:03:21.089 -19.8909 -47.4676
4 08/03/1999 16:12:04.744 -19.9496 -47.4496
5 08/03/1999 16:17:09.917 -19.9458 -47.4696
6 08/03/1999 16:17:31.154 -19.9493 -47.4489
7 08/03/1999 16:40:56.066 -19.9500 -47.4641
8 08/03/1999 16:42:08.060 -19.9633 -47.4503
9 08/03/1999 16:42:08.080 -19.9636 -47.4564
Local:
100 km a partir de A
TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Localização de Descargas
Atmosféricas
Prof. Weber Melo

TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Detecção de Focos de Queimadas
o Uso de imagens de satélite
Instituto Nacional de Pesquisas
Espaciais – INPE
o LTs georeferenciadas
(relógio GPS)
o Varredura 03 vezes ao dia
https://revistagloborural.globo.com/Noticias/Sustentabilidade/noticia/2020/09/inpe-admite-que-satelite-de-
referencia-que-registra-focos-de-calor-ultrapassou-muito-sua-vida-util.html em 27/04/21
Prof. Weber Melo

TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Software de Curto-circuito
o Interface gráfica: Ex. Aspen Oneliner®
Prof. Weber Melo

o Base de dados de impedâncias confiável
Prof. Weber Melo

o Simulações e comparação de valores: medidos x calculados
Falta Simulada
Tensão = 203,9 kV (40,6%) Corrente = 3211 A
Prof. Weber Melo

TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Sistema de Supervisão e Controle
o Registro histórico de grandezas
Perda de Carga devido VTCD
durante o CC 3ϕ
MW
Horas
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TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Manuais de fabricantes de
equipamentos de proteção
https://www.gegridsolutions.com/app/viewfiles.aspx?prod=d60&type=3 em 27/04/21
D60 – 21/21N – GE: lógicas presentes no firmware do relé
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TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Manuais de fabricantes de
equipamentos de proteção
D60 – 21/21N – GE: lógicas presentes no firmware do relé
https://www.gegridsolutions.com/app/viewfiles.aspx?prod=d60&type=3 em 27/04/21
Prof. Weber Melo

TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Outros softwares utilizados no SEP
http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/8155/1/PB_COELT_2016_2_18.pdf em 27/04/21
o Conhecimentos básicos
o Interação com outras áreas
Simulação de Fluxo de Potência: Anarede ® Cepel
Ø = 0o
MW
Ø = -2,9o
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http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/8155/1/PB_COELT_2016_2_18.pdf em 27/04/21
Simulação de Fluxo de Potência: Anarede ® Cepel
Ø = 0o
MW
Ø = -2,9o
MVar
V = 1.00 pu
V = 0.982 pu
Prof. Weber Melo

https://www.atpdraw.net/ em 27/04/21
Simulação de Transitórios Eletromagnéticos: AtpDraw®
Prof. Weber Melo

TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Limites dos Equipamentos
XXIII SNPTEE, GPC 22, CURVA CAPABILIDADE,FOZ DO IGUAÇU, PR, 2015
o Domínio desses limites
Curva de capabilidade de geradores: Limite de subexcitação
o Interação com fabricantes, projetistas de
equipamentos e especialistas internos
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Limite de Subexcitação
Relé 40
Limitador

TECNOLOGIAS UTILIZADAS: Limites dos Equipamentos
o Domínio desses limites
Transformadores: Limite de sobrefluxo – 24 V/Hz
o Interação com fabricantes,
projetistas de equipamentos
e especialistas internos
Prof. Weber Melo
Limite de Sobrefluxo
Relé 24V/Hz

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