Ajuste de Relés de Sobrecorrente

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CEE0448- Sistemas de Proteção e Medição
Aula 7 2ª Parte – Relé de Sobrecorrente
AJUSTE DOS RELÉS DE SOBRECORRENTE
SPM
Aula 7 - Relés de Sobrecorrente
2ª Parte
⟹ É sempre o mesmo, em qualquer tape, significando que
a carga para o TC (burden) é sempre a mesma.
Então, para o mesmo múltiplo no relé, a força de atração
magnética na alavanca é a mesma, independentemente do
valor do tape.
Exemplo: Como o múltiplo (M=5) é o mesmo, os relés terão
a mesma força de atração magnética na alavanca.
O ajuste da corrente de atração feito pela mudança do tape
da bobina magnetizante do relé.
A mesma força magnetomotriz sempre irá gerar o mesmo
fluxo magnético ∅ que produzirá a mesma força de atração
na alavanca.
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3.2 – Ajuste da Corrente do Relés de sobrecorrente
• Consumo de potência
⟹
Contato fixo Contato móvel
3.2 – Ajuste da Corrente do Relés de sobrecorrente
• Ajuste da corrente de atuação
! O consumo de potência pelo relé é sempre o
mesmo, em qualquer tape. Isto significa que a
carga para o TC é sempre a mesma.
Os fabricantes sempre fornecem a impedância
do relé no menor tape.
Logo:
Calcula-se o tape da bobina magnetizante do
relé eletromecânico.
𝒁𝟏𝑻𝑨𝑷𝟏
𝟐 = 𝒁𝟐𝑻𝑨𝑷𝟐
𝟐
𝒁𝟐 = 𝒁𝟏
𝑻𝑨𝑷𝟏
𝑻𝑨𝑷𝟐
𝟐
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• Determinação das RTC´s
𝐼𝑇𝐶 𝑃𝑟𝑚á𝑟𝑖𝑎 ≫
𝐼𝑐𝑐3∅
𝐹𝑆
𝐼𝑇𝐶 𝑃𝑟𝑚á𝑟𝑖𝑎 ≥ 𝐼𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
3.2.1 - Procedimentos para determinação dos ajustes
São feitas por dois critérios: pela corrente nominal de carga e pela corrente de curto-circuito.
1º)
2º)
Pelo critério da corrente nominal de carga
Pelo critério de curto-circuito:
𝐼𝑇𝐶 𝑃𝑟𝑚á𝑟𝑖𝑎 ≫
𝐼𝑐𝑐1∅
𝐹𝑆
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➢ Deve ser utilizado o maior curto-circuito: monofásico 𝐼𝑐𝑐1∅ ou o trifásico 𝐼𝑐𝑐3∅ .
➢ Consideram-se os TC´s no seu limite antes de saturar (fator de sobrecorrente), geralmente FS=20.
O curto-circuito mínimo é o bifásico:
✓ 𝟏, 𝟒 𝒂 𝟏, 𝟓 𝑰𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 ⇒ O relé deve suportar, sem operar, as variações de carga rotineira do sistema (40 a
50% na corrente de carga)
✓
𝑰𝒄𝒖𝒓𝒕𝒐−𝒄𝒊𝒓𝒄𝒖𝒊𝒕𝒐𝒎í𝒏𝒊𝒎𝒐 𝒏𝒐 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 𝒅𝒂 𝒍𝒊𝒏𝒉𝒂
𝟏,𝟓
⇒ O fator 1,5 garante, no pior caso, que a menor corrente de
curto-circuito seja 1,5 vezes o limiar de operação do relé.
• Ajuste da Sensibilidade
1,4 𝑎 1,5 𝐼𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 ≤ 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑙é ≤
𝐼𝑐𝑢𝑟𝑡𝑜−𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑛𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎
1,5
𝐼𝑐𝑐2∅ =
3
2
𝐼𝑐𝑐3∅
⟹ Define o Tape da unidade temporizada.
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• Ajuste das Unidades temporizadas e instantâneas
✓ Atuará a unidade instantânea (UI) 50 se:
𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡â𝑛𝑒𝑜 ≤ 𝐼𝑐𝑢𝑟𝑡𝑜
✓ Atuará a unidade temporizada (UT) 51 relativo 
a sua curva de tempo se:
1,5 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑙é ≤ 𝐼𝑐𝑢𝑟𝑡𝑜 ≤ 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡â𝑛𝑒𝑜
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A unidade instantânea é calculada como sendo múltiplo do
TAP da unidade temporizada:
Usualmente ajusta-se a unidade instantânea para um curto-
circuito trifásico a 85% da linha de transmissão protegida,
logo:
...Ajuste das Unidades temporizadas e instantâneas...
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𝑴 < (𝑭𝑺 × 𝑰𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑻𝑪)
𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡â𝑛𝑒𝑒𝑜 =
𝐼𝐶𝐶3∅85%𝐿𝑇
𝑅𝑇𝐶
Para a certificação de que o TC não irá saturar para o ajuste determinado, verifica-se a condição:
𝑀 =
𝐼𝐶𝐶3∅85%𝐿𝑇
𝑅𝑇𝐶. 𝑇𝑎𝑝𝑒𝑈𝑛𝑖𝑑. 𝑇𝑒𝑚𝑝
• Ajuste da corrente de neutro
O valor de ajuste da corrente de neutro depende do local do sistema elétrico.
• Na região de transmissão (Linhas de distribuição), o ajuste é maior próximo da distribuição e menor
próximo da geração.
• Na zona de geração a corrente está mais equilibrada e não se permite um maior desequilíbrio da
corrente de neutro para não danificar o gerador.
• Na região de distribuição se permite uma maior desequilíbrio devido a características de cargas
monofásicas neste sistema.
0,1 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑙é ≤ 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑙é 𝑑𝑒 𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜 ≤ 0,45𝐼𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙
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Exercício de aplicação
Um sistema elétrico radial esta representado no diagrama unifilar da
figura. Os relés de fase e neutro tem suas curvas temporizadas na
figura ao lado. Determine:
A) os ajustes dos relés 50/51 de Fase e 51 de Neutro;
B) Para uma corrente de curto-circuito bifásico de 4500 A, qual será
o tempo de atuação da proteção, admitindo que curva de tempo
seja a 7 e quais unidades atuariam?
50
51
51𝑁
𝐼𝐶𝐶3∅ = 10𝑘𝐴
𝐼𝐶𝐶1∅ = 9𝑘𝐴
𝐼𝐶𝐶3∅ = 7𝑘𝐴
𝐼𝐶𝐶1∅ = 5,8𝑘𝐴
52
𝐴 𝐵
40𝑀𝑉𝐴
20 𝑀𝑉𝐴
69 𝑘𝑉
RTC´s disponíveis no TC: 500/600/800/900/1000-5A
Considere que o relé de fase tenha tapes de 4 a 16 A com passo
de 1 A para a UT e o de neutro de 0,5 a 2 com passo de 0,1 A.
Para a UI considere valores tape de 1 a 100 A contínuo.
Admitir sobrecarga de 50% e desequilíbrio de 30%.
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𝐼𝑛 =
60 𝑀𝑉𝐴
3. 69𝑘𝑉
𝐼𝑛 = 502 𝐴
a. Cálculo da corrente nominal, considerando os transformadores operando com potencia nominal:
b. Determinação da RTC
• Pelo critério de curto-circuito: o maior valor dado é 10 kA, então: 
𝐼𝑇𝐶 𝑃𝑟𝑖𝑚á𝑟𝑖𝑎 ≫
𝐼𝑐𝑐3∅
𝐹𝑆
𝐼𝑇𝐶 𝑃𝑟𝑖𝑚á𝑟𝑖𝑎 ≫
10𝑘𝐴
20
𝐼𝑇𝐶 𝑃𝑟𝑖𝑚á𝑟𝑖𝑎 ≫ 500 𝐴
RTC recomendada: 𝑅𝑇𝐶 =
600
5
• Pelo critério da corrente nominal: 𝑅𝑇𝐶 =
600
5
Obs: sempre observar os dois critérios e escolher a maior das RTC´s.
𝐼𝑛 = 502 𝐴
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𝑅𝑇𝐶 =
500
5
• Comparando as duas RTC´s 
𝑆𝑛 = 40 + 20 = 60 𝑀𝑉𝐴
1,4 𝑎 1,5 𝐼𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 ≤ 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑙é ≤
𝐼𝑐𝑢𝑟𝑡𝑜−𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑛𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎
1,5
c. Cálculo do ajuste da unidade temporizada de fase (51):
Corrente de curto-circuito mínimo no final da linha: curto-circuito bifásico na barra B.
𝐼𝑐𝑐2∅ =
3
2
𝐼𝑐𝑐3∅ 𝐼𝑐𝑐𝑀𝑖𝑛𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎𝐵 =
3
2
7𝑘𝐴 𝐼𝑐𝑐𝑀𝑖𝑛𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎𝐵 = 6062𝐴
A corrente de ajuste, calculada no secundário deverá estar entre:
1,5 .
502
ൗ600 5
≤ 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑙é ≤
6062
ൗ600 5 . 1,5
6,275𝐴 ≤ 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑙é ≤ 33,67𝐴 TAP escolhido: TAP 7
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Cálculo do curto-circuito entre barras radiais:
𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡â𝑛𝑒𝑜 = 𝐼𝑐𝑐3∅ 𝑎 85% 𝑑𝑎 𝐿𝑇
=
7329,87
ൗ600 5
d. Cálculo do ajuste da unidade instantânea de fase (50):
= 61,08𝐴 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡â𝑛𝑒𝑜 ≅ 61 𝐴
= 7329,87𝐴𝐼𝐶𝐶3∅85%𝐿𝑇 =
10𝐾 . 7𝐾
0,85 . 10𝐾 + 1 − 0,85 . 7𝐾
𝑰𝑪𝑪𝟑∅ = 𝟏𝟎𝒌𝑨
𝑰𝑪𝑪𝟑∅ = 𝟕𝒌𝑨
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𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡â𝑛𝑒𝑜 =
𝐼𝑐𝑐3∅ 𝑎 85% 𝑑𝑎 𝐿𝑇
𝑅𝑇𝐶
8,72𝐴 < (𝟐𝟎 × 𝟓𝑨)
d. Cálculo do ajuste da unidade instantânea de fase (50):
Verificando se a unidade instantânea atende para o
valor de 61 A, i. e., se o TC não satura para esse valor:
atende
𝑴 < (𝑭𝑺 × 𝑰𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝒓𝒆𝒍é)
𝑰𝑪𝑪𝟑∅ = 𝟏𝟎𝒌𝑨
𝑰𝑪𝑪𝟑∅ = 𝟕𝒌𝑨
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𝑀 =
7329,87
ൗ600 5 . 7
= 8,72𝑀 =
𝐼𝐶𝐶3∅85%𝐿𝑇
𝑅𝑇𝐶. 𝑇𝑎𝑝𝑒𝑈𝑛𝑖𝑑. 𝑇𝑒𝑚𝑝
Em termos de valores primários, sendo a 𝑅𝑇𝐶 =
Τ600 5𝐴, a corrente primária nominal é 600 A, logo,
tem-se:
𝐼𝐶𝐶3∅85%𝐿𝑇 = 7329,87𝐴
7329,87𝐴 < 20 × 600
7329,87𝐴 < 12.000𝐴 atende
Obs: caso não atendesse, poder-se-ia trocar a RTC
por outra maior e refazer os cálculos; porém, se não
houvesse disponibilidade de outras RTC´s maiores,
uma alternativa seria implantar um ajuste na UI para
fazer o relé operar antes que ocorresse a saturação
do TC
e. Cálculo do ajuste da unidade temporizada de neutro (51N):
𝐼𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑁𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜 = 0,30.
𝐼𝑛𝑜𝑚𝑛𝑎𝑙
𝑅𝑇𝐶
𝐼𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑁𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜 = 0,30.
502
ൗ600 5
𝐼𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑁𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜 = 1,255𝐴 TAP escolhido: TAP 1,3
Em resposta ao item A do exercício:
𝑅𝑇𝐶 =
600
5
Unidade temporizada (51): TAP 7
Unidade instantânea (50): 60 A
Ajustes do relé de fase: Ajuste parao relé de neutro:
Unidade temporizada (51N): TAP 1,3
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f. Para uma corrente de falta bifásica de
4500 A, qual será o tempo de atuação da
proteção, admitindo que a curva seja a
curva 7 e quais unidades atuariam?
O curto-circuito é bifásico, logo não
teremos corrente de sequência zero e a
unidade que deverá atuar serão as
unidades 51 das fases sob falta. A
unidade de neutro só irá atuar quando
houverem faltas envolvendo a terra.
𝑀𝑚ú𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 =
𝐼𝑓𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑛𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎
𝑅𝑇𝐶. 𝑇𝐴𝑃𝑟𝑒𝑙é
=
4500
ൗ600 5 . 7
𝑀𝑚ú𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = 5,35
Tempo de atuação ≈ 2,4 segundos
2,4 s
SPM