Apostila sobre SEP - Cap 4

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4. Filosofia de Proteção
É a técnica de selecionar, coordenar, ajustar e aplicar os vários equipamentos e
dispositivos protetores a um sistema elétrico, de forma a guardar entre si uma determinada
relação, tal que uma anormalidade no sistema possa ser isolada e removida, sem que as outras
partes do mesmo sejam afetadas.
Finalidade da Proteção
a) Isolar a menor parte possível do sistema no caso de alguma falta, ou isolar o curto circuito
tão próximo quanto possível de sua origem.
b) Efetuar o isolamento do curto circuito num tempo mínimo a fim de reduzir os danos aos
condutores e equipamentos.
Requisitos da Proteção
 Seletividade - A proteção deve somente isolar a parte do sistema atingido pelo defeito,
mantendo a continuidade do serviço das demais partes do sistema.
 Rapidez - As sobrecorrentes geradas pelos curtos circuitos ou sobrecargas devem ser
extintos no menor tempo possível, reduzindo a probabilidade de propagação dos defeitos.
 Sensibilidade - A proteção deve ser suficientemente sensível a defeitos que possam
ocorrer durante a operação do sistema. Por sensibilidade entende-se como o menor valor
da grandeza capaz de ativar o dispositivo de proteção.
 Segurança - O sistema de proteção não deve realizar uma falsa operação sob condições
normais de operação, ou falhar no caso de faltas no sistema.
 Economia - O sistema de proteção deve ter sua implantação viável economicamente,
evitando-se um número excessivo de dispositivos de proteção.
Benefícios da Proteção
Um sistema de proteção devidamente projetado e ajustado apresenta inúmeras vantagens:
 Menores danos aos materiais (condutores) e equipamentos (transformadores);
 Menores custos de manutenção (combustíveis, transportes, mão de obra, etc.);
 Maior vida útil dos materiais e equipamentos;
 Menos desligamentos;
 Maior segurança;
 Redução no número de desligamento;
 Aumento do faturamento;
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 Facilidade na busca e pesquisa de defeitos.
Correntes de Curto circuito
As correntes de curto circuito estão relacionadas com as magnitudes de tensão e potência
do sistema de geração, transmissão e distribuição, ou seja, quanto maiores essas magnitudes
maiores serão as correntes de curto circuito. Portanto as correntes de curto circuito são
independentes da carga, e são diretamente relacionadas com o porte ou capacidade da fonte de
energia.
As fontes básicas de corrente de curto circuito são geradores, motores síncronos e
motores de indução. A alimentação do curto circuito se dá, via de regra, pela energia armazenada
nas massas girantes, que mantém a velocidade dos geradores e motores. Portanto, num sistema
elétrico considera-se como fonte de curto circuito qualquer equipamento que, a partir do instante
em que ocorrem as faltas, possa alimentar o sistema com corrente de curto circuito.
a) Geradores - Um circuito alimentado por um gerador faz com que o mesmo mantenha uma
tensão, por que a excitação do seu campo (corrente contínua) é mantida e a fonte
mecânica continua a acioná-la com uma velocidade praticamente normal. Nessa condição,
o gerador faz circular a corrente de curto circuito entre ele e o ponto em que ocorreu a
falta, sendo limitada apenas pelas impedâncias do gerador e do trecho do circuito por onde
circula. Se o curto for nos terminais do gerador, a corrente será limitada, apenas, pela
própria impedância do gerador.
b) Motores - No caso de motores, um curto circuito faz diminuir a tensão no sistema. Como,
consequência, o motor para de fornecer energia mecânica à carga e sua velocidade
começa a diminuir. No entanto, a inércia da carga e do rotor tendem a opor-se a essa
diminuição o que significa que o rotor e a carga passam a acionar mecanicamente o motor.
Esse então passa a funcionar como gerador, fornecendo corrente de curto circuito por
alguns ciclos após a ocorrência da falta. O valor dessa corrente dependerá da potência,
tensão, reatância do motor e também da impedância do sistema até o ponto de falta.
c) Transformadores - Os transformadores são frequentemente citados como fontes de
corrente de curto-circuito. Na realidade, o transformador simplesmente libera, de acordo
com sua potência, a corrente de curto-circuito produzida pelos geradores e motores que o
antecedem, sua ação será simplesmente de transformar os valores de tensão e corrente
sem, porém, gerá-las.
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Tipos de Curto circuitos
a) Curto circuito trifásico
Fig. 4.1 – Curto circuito trifásico
Condições de falta: Va = Vb = Vc
b) Curto circuito fase-terra
Fig. 4.2 – Curto circuito fase-terra
Condições de falta: Ia  0, Ib = Ic = 0, Va =0
c) Curto circuito bifásico
Fig. 4.3 – Curto circuito bifásico
Condições de falta: Ib = - Ic , Ia =0, Vb = Vc
Dispositivos de Proteção em Média Tensão (Redes Primárias)
Chaves Fusíveis
São dispositivos eletromecânicos que tem como função básica, interromper o circuito
elétrico quando ocorrer a fusão do elo-fusível.
Características:
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 Tensão nominal
 Nível básico de isolamento para impulso (NBI);
 Frequência;
 Corrente nominal;
 Corrente de interrupção assimétrica.
Tipos de Chave Fusível:
a) Distribuição – usada na distribuição de energia;
b) Força – proteção de barramentos, transformadores e banco de capacitores.
Componentes da Chave Fusível
 Elo fusível – liga condutora;
 Cartucho ou Canela – tubo de fibra isolante;
 Isolador – porcelana ou resina epóxi;
 Base ou dispositivo de fixação – aço zincado
Dimensionamento da Chave Fusível
 In, Chave  K x In, Elo
 Interrupção Assimétrica  ICC, Max x Fator de Assimetria
Onde:
 In, Chave – corrente nominal da chave;
 In, Elo – corrente nominal do elo;
 ICC, Max – corrente de curto-circuito máximo no ponto de instalação da chave.
 K – constante do sistema
Tensão
Nominal
(kV)
NBI
(kV)
Corrente
Nominal (A)
Interrupção
Assimétrica (kA)
15 95 50 1,2
15 95 100 2
15 95 100 4 ou 5
15 95 100 8 ou 10
15 110 200 4 ou 8
15 110 300 10
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Tab. 4.1 – Chaves fusíveis mais usadas
Elo Fusível
É um componente da chave fusível que é sensível a um valor de corrente superior à sua
corrente admissível, o qual atinge o ponto de fusão em uma temperatura da ordem de 2300 C,
dando início ao processo de interrupção do circuito ao qual está ligado.
Constituição básica:
 Cabeça;
 Elemento fusível;
 Rabicho;
 Tubinho.
Emprego:
 Proteção do alimentador 
principal e ramais;
 Proteção de 
transformadores de 
distribuição;
 Proteção de banco de 
capacitores.
Fig. 4.4 – Elo fusível
Tipos de Elos Fusíveis
a) Tipo H – usado para proteção de transformadores até 75 kVA
13.800 V – Tensão Nominal da Linha
Transformador
(kVA)
Elo H usado
15 1H
30 2H
45 3H
75 5H
Tab. 4.2 – Elos fusíveis de transformadores
Obs.: Os elos H não devem ser utilizados para proteção de ramais.
b) Tipo K – usado para proteção de ramais e transformadores.
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c) Tipo T – proteção de bancos de capacitores.
Obs.: Os elos tipo K e T possuem as mesmas correntes nominais, entretanto os elos tipo K
são mais rápidos do que os tipos T.
Além dos elos fusíveis de distribuição, existem os elos fusíveis ditos de força, usados em
SE’s.
Tipo ES – lento,
 Tipo EF – rápido
Emprego de Elo Fusível para Proteção de Transformadores
 
 Objetivo:
 Proteção contra sobrecarga;
 Proteção contra curto-circuito nos terminais do transformador e na rede secundária.
Dimensionamento de Elo Fusível para Proteção de Ramais 
a) Critério da corrente
 In, Elo  1,5 x ICarga, Max no ponto de instalação da chave
 In, Elo ≤ 1/4 x ICC, fase terra mínimo do fim do trecho protegido por ele
Onde:
 In, Elo – corrente nominal do elo fusível;
 ICarga, Max – corrente que circula no elo.
b) Critério da seletividade: Leva em consideração os tempos de fusão e interrupção dos 
elos protetor e protegido.
Tint. protetor  0,75 x Tfusão protegido
Fig.4.5 – Localização dos elos protetor e protegido
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Tab. 4.3 – Tabelas de coordenação de elos
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Exercícios:
1) Dimensione as chaves fusíveis e os elos fusíveis dos circuitos primários abaixo
2)
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Religadores
Os religadores automáticos são considerados pelas empresas elétricas do mundo inteiro
equipamento essencial para o cumprimento de sua finalidade principal, ou seja, o fornecimento de
energia elétrica, em condições confiáveis, seguras e dê economicidade. O religador é constituído
por um mecanismo automático projetado para abrir e fechar circuitos em carga ou em curto-
circuito, comandado por relés de ação indireta e por um relé de religamento.
Fig. 4.6 – Tipos de religadores
Funcionamento do Religador
Os religadores surgiram devido os inconvenientes e as limitações dos elos fusíveis, que
ocasionavam interrupções prolongadas, embora desnecessárias, porque é incapaz de diferenciar
entre uma falta permanente ou transitória. O religador ao sentir uma condição de sobrecorrente,
interrompe o circuito, religando-o automaticamente, após um tempo pré-determinado. Se
perceber, no momento do religamento, que o defeito ainda persiste, repete a sequência “disparo-
religamento”, até três vezes consecutivas. Após o quarto disparo, o mecanismo de religamento é
travado, deixando aberto o circuito.
O religador é um dispositivo ideal na medida em que interrompem faltas transitórias,
evitando queimas de elos fusíveis, que bem coordenados com o religador seccionam apenas o
trecho sob defeito, permanecendo os demais energizados.
Operação do Religador
Geralmente, o religador é projetado para realizar até no máximo 3 religamento seguidos
por 4 disparos.
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Fig. 4.7 – Religador instalado na saída do alimentador na S/E
Fig. 4.8 – Seqüência de operação de um religador
Instalação do Religador
 Saída da subestação;
 Derivação longas e carregadas;
 Circuitos com áreas arborizadas e com grande intensidade de descargas
atmosféricas.
Constituição básica de um Religador
 Os contatos interruptores ficam submersos em óleo ou funcionando sob vácuo.
 Dotados de um mecanismo de temporização dupla (Disparo rápido, Disparo
temporizado)
 Podem ser trifásicos ou monofásicos.
Vantagens
 Economia com o menor deslocamento das turmas para a reposição de elos fusíveis.
 Melhor seletividade dos defeitos.
 Menos queima de elos.
 Menores danos aos condutores e transformadores.
Coordenação religador x elo fusível do lado da carga
Filosofia: O elo fusível deverá interromper o circuito defeituoso durante a 1a operação
temporizada do religador.
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Fig. 4.9 – Coordenação religador x elo fusível
Seccionalizador
São dispositivos projetados para operarem em conjunto com um religador, ou com um
disjuntor comandado por relés de sobrecorrente dotados da função de religamento em sua
retaguarda.
Fig. 4.10 – Seccionalizador instalado no circuito primário
Funcionamento do seccionalizador
O seccionalizador conta a quantidade de disparo (desligamentos) ocorridos na sua
retaguarda e após um número previamente estabelecido abre o circuito. Esta abertura ocorre
num intervalo de religamento, portanto o circuito está desenergizado.
Fig. 4.11 – Coordenação religador x seccionalizador
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Esquema básico de ligação
O esquema básico tradicional de proteção de um alimentador radial, trifásico e aterrado, na
saída da subestação, utiliza três relés de fase e um de neutro ou terra, ligado através três 
transformadores de corrente, comandando um disjuntor (52), conforme mostrado abaixo.
Fig. 4.12 – Esquema básico da proteção de sobrecorrente da saída de um alimentador
primário radial
Os relés de fase irão proporcionar proteção ao alimentador contra curtos-circuitos que
envolvam, principalmente, as fases (trifásicos e bifásicos). O relé de neutro ou terra dará
proteção contra os curtos para a terra (fase-terra e bifásico-terra).
A vantagem desse esquema é que, para qualquer tipo de curto-circuito, haverá, no
mínimo, dois relés sendo percorrido pela corrente de curto.
Atualmente, com o emprego de relés digitais, os quatro relés do esquema são
substituídos por um único que realiza as funções 50 e 51 de fase e terra. Além disso,
desempenham outras funções tais como: medição de corrente, registros de dados, de
perturbações, etc. São conhecidos como relés de multifunções.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
FILHO, J. M., INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS, 5a Edição, LTC , 1997.
NISKIER, J., MACINTYRE, J. A., INSTALAÇÕES ELÉTRICAS, 3a Edição, LTC, 1996.
CREDER, H., INSTALAÇÕES ELÉTRICAS, 11a Edição, LTC, 1991.
GUERRINI, P. D., ELETROTÉCNICA APLICADA E INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS, 
 2a Edição, Érica, 1990.
NEOENERGIA – NORMAS PARA FORNECIMENTO E PROJETO DE ENERGIA ELÉTRICA EM
BAIXA e ALTA TENSÃO.
	​ Finalidade da Proteção
	​ Requisitos da Proteção
	​ Benefícios da Proteção
	​ Correntes de Curto circuito
	​ Tipos de Curto circuitos
	​ Dispositivos de Proteção em Média Tensão (Redes Primárias)
	​ Chaves Fusíveis
	​ Tipos de Chave Fusível:
	​ Componentes da Chave Fusível
	​ Dimensionamento da Chave Fusível
	​ Elo Fusível
	​ Fig. 4.4 – Elo fusível
	​ Tipos de Elos Fusíveis
	​ Emprego de Elo Fusível para Proteção de Transformadores
	​ Dimensionamento de Elo Fusível para Proteção de Ramais
	​ Religadores
	​ Funcionamento do Religador
	​ Operação do Religador
	​ Instalação do Religador
	​ Constituição básica de um Religador
	​ Vantagens
	​ Coordenação religador x elo fusível do lado da carga
	​ Seccionalizador
	​ Funcionamento do seccionalizador
	​ Esquema básico de ligação
	​ REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS