ABB - Webinar Protecao em Media Tensao e Reles de Protecao

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May 29, 2020 Slide 1
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MAIO, 2020
Proteção em Média Tensão e Relés de Proteção
Introdução ao Sistema Elétrico de Potência
Electrification – Engenharia de Aplicação
2020
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Sistema elétrico de potência
Visão macro
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Sistema elétrico de potência
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Definição
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Um Sistema Elétrico de Potência (SEP) é um sistema que pode englobar cada uma das etapas 
do fluxo de energia elétrica como:
Geração Transmissão Distribuição
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Sistema elétrico de potência
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Visão geral
Geração – conversão de 
alguma fonte de energia 
(hidráulica, solar, eólica, 
térmica e etc...).
Transmissão – transporte da 
energia elétrica do ponto de 
geração até os centros de 
consumo ou até outros 
sistemas elétricos interligados.
Distribuição – distribuía a 
energia advinda da 
transmissão para os 
consumidores finais.
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Sistema de proteção
Conceitos básicos
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Sistemas de proteção
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O Sistema de Proteção tem como principal objetivo garantir a 
desconexão do sistema elétrico quando este é submetido a 
alguma anormalidade que resulte na operação fora dos limites 
pré-estabelecidos para o sistema elétrico, resultando na 
eliminação da falta
Exemplos de anormalidades em um sistema elétrico:
• Curto-circuito
• Sobrecarga
• Subtensão/Sobretensão
Outra finalidade fundamental para o Sistema de Proteção é este
forneça as informações sobre o funcionamento do sistema
elétrico, facilitando a identificação das anormalidades.
Finalidade
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Sistemas de proteção
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Garantindo a eliminação de uma eventual anormalidade o Sistema 
de Proteção tem como resultante dois pontos importantes para 
operação de qualquer planta:
• Proteção da vida dos seres humanos
• Mitigação de perdas a ativos
Finalidade
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Sistemas de proteção
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Algumas propriedades importantes do Sistema de Proteção
• Seletividade – a falha deve ser eliminada o mais próximo 
possível do ponto de ocorrência
• Zonas de atuação – região onde é definida a atuação do 
elemento de proteção
• Velocidade – tempo para eliminação da falha
• Sensibilidade – faixa de operação e não operação do 
dispositivo de proteção
• Confiabilidade – característica do elemento de proteção de 
executar sua função
Requisitos básicos
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Curto-circuito
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• O curto-circuito pode ser entendido como o aumento 
instantâneo da corrente elétrica devido a baixa impedância 
encontrada para passagem da corrente
• É uma das bases de avaliação para o estudo de proteção e 
coordenação
• Para mediação desta grandeza elétrica dentro do sistema de 
proteção é comum se utilizar o TC – Transformador de 
corrente
Noções básicas
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Curto-circuito
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Alguns tipos de falhas
Curto-circuito monofásico terra
Curto-circuito bifásico terra
Curto-circuito bifásico
Curto-circuito trifásico
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Curto-circuito
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Principais causas...
Mecânicas
• Árvores encostando nas linhas aéreas
• Linhas aéreas tocando no chão
• Contato acidental entre condutores (ex. ferramentas)
• Quebra ou corte do condutor
• Contato de animais com os condutores
Isolamento
• Desgaste devido a idade
• Temperatura, umidade, corrosão
• Ruptura do dielétrico dos isoladores devido a 
sobretensões internas/atmosféricas
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Equipamentos e dispositivos
Sistemas de proteção em média tensão
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Equipamentos do sistema de proteção
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Painéis de média tensão
• Involucro mecânico com a finalidade de acomodar os 
dispositivos elétricos de distribuição e proteção de energia 
bem como garantir a segurança e continuidade de serviço
• Normalmente classificados como Painéis Primários (até In 
4000A e Icc 63kA) ou Painéis secundários (até In 1250A e Icc
25kA)
• Sistema de isolação a ar (AIS – Air Insulated Switchgear) ou a 
gás SF6 (GIS – Gas Insulated Switchgear) – Norma NBR IEC 
62271-200
• Compartimentação conforme Norma NBR IEC 62271-200 – LSC 
(Loss of Service Continuity) – LSC2, LSC1, LSC2A, LSC2B
• Certificado contra arco interno conforme norma NBR IEC 
62271-200 IAC (Internal Arc Classification)
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Equipamentos do sistema de proteção
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• Equipamento eletromecânico com a finalidade de seccionar o 
sistema elétrico ligado a ele em condições normais ou em 
condições de falta (ex. curto circuito)
• Norma IEC 62271-100
• Podem ser fixos ou extraíveis com tecnologias de ampola a 
vácuo ou gás SF6, para aplicações primárias ou secundárias
• Principais características – Tensão nominal (12~40,5kV), 
corrente nominal (630~4000A), corrente de curto circuito 
(16~50kA), tempo de abertura (33~60ms)
• Podem ser aplicados em vários segmentos como construção 
civil, industrial, renováveis, geradores, marítimo, banco de 
capacitores, forno elétrico e etc...
Disjuntor de média tensão
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Equipamentos do sistema de proteção
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Sensores de tensão
• Evolução dos conhecidos TP (transformador de potencial)
• Responsáveis por medir a tensão aplicado no sistema de 
distribuição de energia em média tensão
• Tecnologia – divisor resistivo
• Classe de precisão 0.5
• De acordo com IEC 60044-7 - Instrument transformers - Part 7: 
Electronic voltage transformers
• Economia de espaço/peso e consumo de energia, maior
precisão na medição de tensão e maior segurança
PS URR
RU
21
2


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Equipamentos do sistema de proteção
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Sensores de corrente
• Evolução dos conhecidos TC (transformador de corrente)
• Responsáveis por medir a corrente aplicado no sistema de 
distribuição de energia em média tensão
• Tecnologia – bobinas de Rogowski – tensão do secundário é 
proporcional a derivada da corrente primária
• Classe de precisão 0.5
• De acordo com IEC 60044-8 - Instrument transformers - Part 8: 
Electronic current transformers
• Economia de espaço/peso e consumo de energia, maior
precisão na medição de corrente e maior segurança (não
necessita de régua de aferição)
dt
tdi
Mtu ps
)(
)( 
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Equipamentos do sistema de proteção
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Mitigação de arco elétrico
• Dispositivos (sensores ópticos) capazes de identificar através 
do brilho/flash da luz o princípio de um arco elétrico
• Solução normalmente constituída de Sensor + unidade de 
eletrônica + dispositivo de seccionamento (disjuntor)
• Reforçar a segurança das pessoas bem como reduzir os 
impactos estruturais advindos de um curto circuito
• Podem estar projetados em conjunto com conceito de 
seletividade, trazendo maior continuidade de serviço
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Relés de proteção
Conceitos básicos
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Relé de proteção
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O cérebro do sistemas de proteção
• Sensor de tensão / TP
• Sensor de corrente / TC
• Monitor de arco elétrico• Entradas digitais / analógicas
• Saídas digitais / analógicas
• Medição de grandezas elétricas
• Multiproteção
• Operação local e remota
• Comunicação em rede
• Informação, alarmes, sinalização
• Lógicas complexas
• Controle
• Redundância
• Automação de subestações e 
sistemas de proteção (IEC 61850)
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Relé de proteção
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Relés eletromecânicos
• Somente proteção contra curto circuito 
ou sobrecarga
• Um relé por fase a ser protegida
• Movimentos mecânicos provenientes
da atração eletromagnética ou indução
eletromagnética
Relés estáticos / digitais
• Migração da tecnologia eletrônica com 
eletromecânica
• Primeiras interfces de sinalização e 
visualização local
• Funções básicas de lógica
IED – Intelligent Eletronic Device
• Sistemas microprocessados avançados
• Redes de comunicação / protocolos
• Norma IEC 61850
• Visualização (gráfica) e controle local e 
remoto
• Medição de grandezas
• Redundância
Evolução
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Família Relion®
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• Solução compacta e versátil para as mais várias aplicações em 
sistemas de proteção
• Integração da proteção, controle, monitoramento e supervisão 
em um único dispositivo
• Compatível com TC e TP convencionais ou sensores de 
corrente e tensão
• Capacidade de hardware flexível (n° de IO’s, portas de 
comunicação, redundância)
• Versões extraíveis para maior agilidade na instalação e testes
• Configurações padrão prontas para maior velocidade no 
comissionamento
• Norma IEC 61850 integrada (HSR, PRP e GOOSE)
• Relógio de precisão conforme IEEE 1588 V2
• Interface homem máquina local e web
Relés de controle e proteção
ABB Relion®
Banco de
capacitores
Motor
Transformador
Alimentador
Diferencial de linha
Regulagem automática
de tensão
Proteção contra
Sub/Sobretensão
InterligaçõesGerador
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Família Relion®
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Completa para qualquer aplicação
Série 601
• Linha compacta para aplicações em 
cabine primária
• Versão para sensor corrente ou TC 
convencional
• Display local para parametrização
• Leds de status
Série 615 e 620
• Linha extraível compatível com 
diversas aplicações de proteção, 
alimentadores, motores, Trafo e etc...
• Versão para sensores ou 
convencional
• Nativo IEC 61850 e suporte para 
outros protocolos
• Alta capacidade de E/S digitais e 
analógicas
• Opção de detecção de arco elétrico
• Possibilidade de lógicas de controle 
avançadas
• Topologia de redundância 100%
Série 630
• IHM destacável com diversas 
aplicações de proteção, ali
• Nativo IEC 61850 e suporte para 
outros protocolos
• Alta capacidade de E/S digitais e 
analógicas – até 50 BI e 45 BO
• Parametrização via software ou local
• Possibilidade de lógicas de controle 
avançadas
Série 640
• Um poderoso relé de controle e 
proteção all-in-one para aplicações 
avançadas de distribuição, 
transmissão e geração de energia
• Design modular de elementos de 
hardware e software
• Ultrapassando os limites do que 
pode ser alcançado com um único 
dispositivo
• Atende os mais altos requisitos de 
aplicações de transmissoras e 
distribuidoras
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Como selecionar um relé de proteção?
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Quais as funções de proteção que são necessárias?
• Padronizadas conforme as normas internacionais IEC / ANSI
• Tem o proposito de determinar o proposito da proteção 
baseado em um número ou simbologia
• Os relés de proteção normalmente tem diversas funções 
incorporadas dependendo da sua aplicabilidade
• Resultado do estudo de proteção para cada tipo de aplicação, 
como alimentador, transformador, motor, gerador e etc...
Funções de proteção
Função de proteção IEC 61850 IEC 60617 ANSI
Proteção de sobrecorrente não direcional 
trifásica, estágio temporizado
PHLPTOC 3I> 51
Proteção de sobrecorrente não direcional 
trifásica, estágio instantâneo
PHIPTOC 3I>>> 50
Proteção contra falha à terra não direcional, 
estágio temporizado EFLPTOC Io> 51N-1
Proteção de falta à terra não direcional, estágio 
instantâneo EFIPTOC Io>>> 50N
Proteção contra subtensão trifásica PHPTUV 3U< 27
Proteção contra sobretensão trifásica PHPTOV 3U> 59
Proteção de falha de disjuntor CCBRBRF1 3I>/Io>BF 51BF
Proteção direcional trifásica de sobrecorrente DPHxPDOC 3I>-> 67P
Proteção diferencial de alta impedância, fase A HIAPDIF dHi_A> 87A
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Como selecionar um relé de proteção?
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Características de hardware
Quais funções de hardware são necessárias?
Quantidade de entradas e saídas (analógicas ou digitais)?
• Entradas analógicas para os TCs de fase / TC de neutro?
• Entradas analógicas para os TPs
• Entradas analógicas para sensores de temperatura
• Entradas binárias para comandos de abertura e fechamento através de 
botoeiras
• Entradas binárias para sinalização de intertravamento
• Entradas binárias para monitoramento de posição do disjuntor (inserido, 
extraído, teste)
• Entradas binárias para monitoramento de chaves seccionadoras/ chave de 
aterramento
• Entradas para monitoramento de arco elétrico
• Saídas binárias de alta velocidade para comando do disjuntor
• Saídas binárias para intertravamento entre disjuntores
Alimentação e saídas 
binárias
Entradas e saídas digitais
Entradas análogicas
Entradas digitais, 
analógicas e saídas
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Como selecionar um relé de proteção?
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Características de comunicação e redes
Qual será a forma de comunicação?
• O relé deve suportar IEC 61850 e seus modos de comunicação (MMS, 
GOOSE)?
• O relé deve suportar comunicação simultânea utilizando outros protocolos 
como Modbus ou DNP3
• Meio físico em ethernet, comunicação serial
• Redundância de portas de comunicação, qual a tecnologia PRP, HRP?
• O relé deverá ter portas de fibra óptica?
• Deve suportar padrões de sincronização de tempo de alta precisão como 
IEEE 1588 v2, SNTP, IRIG-B
Módulos com:
Portas ethernet
Portas padrão seria RS 485 
/ RS232 + IRIG-B
Porta fibra óptica
Porta monitor de arco
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Como selecionar um relé de proteção?
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Características extras
Preciso de alguma função adicional?
• Interface homem máquina local e via web
• Medições elétricas de alta precisão
• Registro de sequencia de eventos (SoE)
• Memória não volátil para armazenar 1024 eventos
• Registro de falhas
• Diagrama de fasores
• Oscilografia
• Display para visualização de diagrama de linha única
• Blocos lógicos para configuração de funções complexas
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Possibilidades proteção de funções para aplicação em um transformador
• 50 / 51 – proteção contra sobrecorrente instantânea e temporizada
• 51BF – proteção de falha do disjuntor
• 46 – proteção de sobrecorrente de sequência negativa
• 49T – proteção térmica trifásica para transformadores de potência
• 51N – proteção de falha a terra não direcional temporizada
• 87NL – proteção de falha a terra restrita de baixa impedância númerica estabilizada
• 87T – proteção diferencial instântanea e estabilizada para 2 transformadores
• 50NL – proteção de arco elétrico
• 27 – proteção de subtensão trifásica
• 59 – proteção de sobretensão trifásica
• 60 – supervisão de falha do fusível
• 59G – proteção de sobretensão residual
Exemplo de aplicação
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Definindo as funções de proteção
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Qual o mínimo de saídas necessárias conforme diagrama?
• 6 entradas analógicas para TC de fase
• 1 entrada analógica para TC neutro aterrado
• 4 entradas analógicas para TP de fase e residual
• 3 entradas para monitores de arco elétrico
• 3 entradas binarias para comando via botão dos disjuntores e chave de aterramento
• 3 saídas para comando de fechamento dos disjuntores e chave de aterramento
• 3 saídas para comando de abertura dos disjuntores e chave de aterramento
Será que é necessário mais entradas e saídas?
• Entradas analógicas para sensor de temperatura do Trafo
• Saída digital para intertravamento de outros disjuntores do sistema
• ...
Exemplo de aplicação
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Definindo as entradas e saídas do relé
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Exemplo de aplicaçãoMay 29, 2020 Slide 30
Definindo características adicionais
Comunicação
• Sistema de comunicação padrão IEC 61850 Ethernet
• Porta ethernet redundante para comunicação em Modbus Serial
• Sincronismo de tempo conforme IEEE 1588 v2
Outras características
• Relé no padrão extraível
• Display com visualização de diagrama unifilar
• Comando, configuração e navegação no frontal
• Porta de comunicação no frontal para ajustes de parâmetros via computador
• Led livre programação para sinalização
ABB RET 615 Conf. Padrão E
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Perguntas e respostas
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Material de apoio
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ABB Connect
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Material de apoio
• Aplicativo Gratuito ABB para IOS, Android ou Microsoft.
• Catálogos.
• Manuais.
• Diagramas.
• Softwares.
• Novidades.
• Atualizado constantemente.
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Comunicação
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Mídias Sociais ABB Brasil
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Slide 35April 9, 2018
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