SPM Aula 2

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Prof. José Eustáquio do Amaral Pereira
DISCIPLINA
SISTEMAS DE PROTEÇÃO E 
MEDIÇÃO
Professora: Ana Cláudia Soares
2º sem. / 2022
Prof. José Eustáquio do Amaral PereiraProf.ª: Ana Cláudia Soares
1) Faça o esquema das zonas de proteção do sistema de
potência da figura 8 .
Exercícios - resolução
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2) Na figura 9, os quadradinhos numerados são dispositivos de
proteção. O que se espera que ocorra se houver uma falta na
posição K indicada na figura?
Exercícios - resolução
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2) -- Para um defeito no ponto K, as proteções dos
disjuntores 10 e 12 são os elementos de primeira linha
responsáveis pela abertura do sistema.
-- Se houver falha na operação do disjuntor 10, por
exemplo, as proteções dos disjuntores 7 e 8 são
chamadas a operar como proteção de segunda linha,
responsáveis pela abertura do referido sistema.
-- Se houver falha na proteção do disjuntor 8, as
proteções dos disjuntores 9 e 11 devem atuar
desconectando os sistema e permitindo a continuidade
do serviço.
Exercícios - resolução
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2) -- Deve-se, no entanto, observar que nessa sequência de
operações o sistema elétrico remanescente ficará cada vez mais
restritivo quanto ao fornecimento da potência requerida pela
carga.
-- Assim, após a operação de segunda linha, isto é, dos
disjuntores 7 e 8, o sistema perderá o transformador T1, limitando
a geração dos geradores G1 e G2, e o fluxo de potência entre as
barras das subestações B2 e B3 fica limitado à linha L4.
-- Nesse caso, deverá entrar em funcionamento o esquema de
alívio de carga, cortando o fornecimento à carga C4 ou C5 e,
dependendo dos valores de demanda no momento do defeito, a
outras cargas conectadas à barra B3. Caso contrário, o sistema
poderá entrar em colapso por sobrecarga na linha L4.
Exercícios - resolução
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 O módulo 8 – Qualidade do fornecimento de energia
elétrica da PRODIST (Procedimentos de distribuição
de energia elétrica no sistema elétrico nacional) se
encontra no anexo VIII da resolução normativa nº
956, de 7 de dezembro 2021.
 Este módulo está estruturado da seguinte forma:
a) Seção 8.1 – Qualidade do produto: define a
terminologia, caracteriza os fenômenos, estabelece os
indicadores e limites ou valores de referência, além de
definir a metodologia de medição e a gestão das
reclamações relativas à conformidade de tensão em
regime permanente e transitório;
Qualidade da energia – PRODIST 8 ANEEL
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b) Seção 8.2 – Qualidade do serviço: define os
conjuntos de unidades consumidoras, estabelece as
definições, os limites e os procedimentos relativos aos
indicadores de continuidade e de atendimento às
ocorrências emergenciais, definindo padrões e
responsabilidades;
c) Seção 8.3 – Qualidade comercial: define os
procedimentos para a apuração dos indicadores de
reclamações, de atendimento telefônico e de
cumprimentos dos prazos;
Qualidade da energia – PRODIST 8 ANEEL
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d) Seção 8.4 – Segurança do trabalho e instalações:
estabelece as condições de acompanhamento da
segurança do trabalho e das instalações;
e) Anexos.
 Objetivos:
1º  Estabelecer os procedimentos relativos à
qualidade do fornecimento de energia elétrica na
distribuição, no que se refere à qualidade do produto, à
qualidade do serviço e à qualidade comercial.
Qualidade da energia – PRODIST 8 ANEEL
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2º  Definir os fenômenos relacionados à qualidade do
produto, aqui entendidos como aqueles relativos à
conformidade da onda de tensão em regime permanente e
transitório, estabelecendo seus indicadores, valores de
referência, metodologia de medição e gestão das
reclamações.
3º  Definir fenômenos relacionados à qualidade do
serviço, aqui entendidos como aqueles relativos à
continuidade do fornecimento de energia elétrica,
estabelecendo a metodologia para apuração dos
indicadores de continuidade e de atendimento a
ocorrências emergenciais, definindo padrões e
responsabilidades.
Qualidade da energia – PRODIST 8 ANEEL
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4º  Estabelecer os procedimentos relacionados à
apuração da qualidade comercial, aqui entendida como
sendo a qualidade do atendimento telefônico, do
tratamento das reclamações e outras demandas, e do
cumprimento dos prazos;
5º  Estabelecer os procedimentos para apuração e
encaminhamento das informações relativas a acidentes
do trabalho e a acidentes com terceiros.
6º  Estabelecer os procedimentos para a realização
da compensação e o envio dos relatórios de
acompanhamento à ANEEL.
Qualidade da energia – PRODIST 8 ANEEL
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 Aplicabilidade:
Os procedimentos definidos neste módulo devem ser
observados por:
 consumidores;
 centrais geradoras;
 distribuidoras;
 agentes importadores ou exportadores de energia
elétrica;
 transmissoras detentoras de Demais Instalações de
Transmissão – DIT; e
 Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS.
Qualidade da energia – PRODIST 8 ANEEL
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 São equipamentos que permitem aos instrumentos
de medição e proteção funcionar adequadamente
sem que seja necessário possuírem correntes e
tensões nominais de acordo com a corrente de
carga e a tensão do circuito principal.
 Os transformadores de corrente, TCs, e os
transformadores de potencial, TPs, são os
transformadores de medida utilizados no sistema de
proteção.
Transformadores de Medida
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 Transformadores de corrente são utilizados para
suprir aparelhos que apresentam baixa resistência
elétrica, tais como as bobinas de corrente dos
amperímetros, relés, medidores de energia, etc.
 Transformadores de potencial são equipamentos
que permitem aos instrumentos de medição e
proteção funcionar adequadamente sem que seja
necessário possuírem tensão de isolamento de
acordo com a da rede à qual estão ligados.
Transformadores de Medida
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 São equipamentos que permitem aos instrumentos
de medição e proteção funcionarem
adequadamente sem que seja necessário possuírem
correntes nominais de acordo com a corrente de
carga do circuito ao qual estão ligados com as
seguintes finalidades:
 promover a segurança pessoal;
 isolar eletricamente o circuito de potência do
circuito dos instrumentos;
 padronizar os valores de corrente de relés e
instrumentos.
Transformadores de Corrente (TC)
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 Na sua forma mais simples, eles possuem um
enrolamento do primário com poucas espiras e
fiação de bitola mais elevada (suportar a condução
da corrente nominal do sistema), sendo o
secundário constituído com um número maior de
espiras e com fiação de menor bitola, posto que a
máxima corrente a circular é padronizada para 5A.
Transformadores de Corrente (TC)
Figura 1: Esquema 
de l igação e 
configuração de um 
TC.
Fonte: Autoria 
própria
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 Observe que para um TC há a questão de
polaridade, sendo a fabricação padrão com
polaridade SUBTRATIVA.
Transformadores de Corrente (TC)
Figura 2: Polaridade 
aditiva e subtrativa 
de um transformador 
de medição.
Fonte: Autoria 
própria
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 A corrente primária a ser medida, circulando nos
enrolamentos primários, cria um fluxo magnético
alternado que faz induzir as forças eletromotrizes Ep
e Es, respectivamente, nos enrolamentos primário e
secundário. Ao secundário são ligados os circuitosde corrente de medidores e/ou relés.
 Se nos terminais primários de um TC cuja relação de
transformação nominal é de 20 circular uma
corrente de 100 A, obtém-se no secundário a
corrente de 5 A, ou seja: 100/20 = 5 A.
Transformadores de Corrente (TC)
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 O enrolamento primário, geralmente, possui poucas
espiras e com uma seção apropriada  deverá
suportar a corrente do circuito de força.
 O secundário contém várias espiras de seção pequena
 a corrente nominal de secundário é de 5 A,
podendo em alguns casos ser de 1 A.
 Os TCs são dimensionados em tamanhos reduzidos
com as bobinas de corrente constituídas com fios de
pouca quantidade de cobre.
 A impedância interna do equipamento conectado ao
secundário do TC é pequena  secundário
praticamente em curto-circuito.
Características construtivas  TC
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 Os TCs de baixa tensão têm o núcleo fabricado em
ferro-silício de grãos orientados e está, juntamente
com os enrolamentos primário e secundário,
encapsulado em resina epóxi, submetida a
polimerização
proporciona
endurecimento permanente,
formando um sistema compacto e
dando ao equipamento
características elétricas e
mecânicas de grande desempenho. Figura 3: TC de baixa tensão.
Fonte: Autoria própria
Características construtivas  TC
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 Os TCs de média tensão são construídos em resina
epóxi quando destinados às instalações abrigadas e
normalmente descartados depois de um defeito interno,
pois não é possível a sua recuperação.
 Também são encontrados construídos em tanque
metálico cheio de óleo mineral e provido de buchas de
porcelana vitrificada relativas aos terminais de entrada
e saída da corrente primária, respectivamente.
Características construtivas  TC
Figura 4: TC de média tensão. a) Tanque metálico. b) Resina epóxi.
Fonte: Autoria própria
a) b)
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 Os TCs de alta tensão para uso ao tempo, são dotados
bucha de porcelana vitrificada com saias, comum aos
terminais de entrada da corrente primária.
Figura 5: TC de alta tensão. 
Fonte: Autoria própria
Características construtivas  TC
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 Tipo Barra:
 O enrolamento primário é constituído por uma barra
fixada através do núcleo do transformador.
 A barra é permanentemente instalada como condutor
primário.
 Estão disponíveis com níveis altos de isolação e
geralmente são parafusados diretamente ao dispositivo
de manutenção.
Tipos Construtivos  TC
Figura 6: TC 
Tipo Barra.
Fonte: Autoria 
própria
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 Tipo Enrolado:
 O enrolamento primário é constituído de uma ou
mais espiras envolvendo o núcleo do transformador.
Tipos Construtivos  TC
Figura 7: TC Tipo Enrolado.
Fonte: Autoria própria
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 Tipo Janela:
 Não possui um primário fixo no transformador e é
constituído de uma abertura através do núcleo, por
onde passa o condutor que forma o circuito
primário.
Tipos Construtivos  TC
Figura 8: TC Tipo Janela.
Fonte: Autoria própria
Prof. José Eustáquio do Amaral PereiraProf.ª: Ana Cláudia Soares
 Tipo Bucha:
 Possui características semelhantes ao TC do tipo
barra, porém sua instalação é feita na bucha dos
equipamentos (transformadores, disjuntores, etc.),
que funcionam como enrolamento primário.
Tipos Construtivos  TC
Figura 9: TC 
Tipo Bucha.
Fonte: Autoria 
própria
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 Tipo núcleo dividido:
 O núcleo pode ser separado para permitir envolver o
condutor que funciona como enrolamento primário.
 Utilizado na fabricação de equipamentos manuais de
medição de corrente e potência ativa ou reativa 
resultados sem seccionar o condutor ou a barra sob
medição.
 Normalmente, é conhecido como alicate amperimétrico.
Tipos Construtivos  TC
Figura 10: TC 
Tipo núcleo 
dividido.
Fonte: Autoria 
própria
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 Os TCs, de um modo geral, podem ser representados
eletricamente através do esquema da figura 11.
 R1 e X1  resistência e a reatância primárias;
 R2 e X2  resistência e a reatância secundárias;
 Ramo magnetizante:
* XM  reatância magnetizante responsável pela corrente reativa;
Características elétricas TC
Figura 11: Características elétricas de um TC.
Fonte: Autoria própria
* RM  resistência
magnetizante
responsável pelas perdas
ôhmicas através das
correntes de histerese e
de Foucault;
ZC  a impedância da
carga conectada.
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 Funcionamento:
 Uma determinada carga absorve da rede uma certa
corrente I1 que circula no enrolamento primário do TC,
cuja impedância (Z1 = R1 + jX1) pode ser desconsiderada.
 A corrente I1 produz um campo magnético perpendicular
ao fluxo da corrente.
 A circulação dessa corrente faz com que o interior do
núcleo de ferro se magnetize, e essa magnetização, por sua
vez, induz uma tensão nas bobinas secundárias.
 Se o circuito secundário estiver fechado, uma corrente
proporcional à razão do TC fluirá através do secundário.
Características elétricas TC
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 Tomando como base o item 9.5 da NBR 6856 os
requisitos mínimos a serem considerados em uma
especificação de TPs seria:
a) corrente(s) primária(s) e secundária(s)
nominal(is) e/ou relação(ões) nominal(is);
b) a tensão máxima do equipamento e os níveis de
isolamento;
c) frequência nominal;
d) carga nominal;
e) classe de exatidão;
Dados para Especificação  TC
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f) número de núcleos para medição e proteção;
g) fator térmico nominal;
h) corrente suportável nominal de curta duração;
i) valor de crista nominal da corrente suportável;
j) tipo de aterramento do sistema;
k) o uso: para interior (abrigada) ou para exterior.
 Primeiro passo antes das especificações: se o TC
será utilizado para medição (destinado a fornecer
sinais para instrumentos de medição ou medidores)
ou proteção (destinado a fornecer sinais para
dispositivos de proteção ou controle).
Dados para Especificação  TC
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 As cargas nominais definidas por norma são:
 No caso do TC de medição, o valor é a potência
nominal em VA (Volt-Ampere), também chamado
de BURDEN do TC.
 No caso do TC de proteção, o valor é a máxima
tensão que pode ser desenvolvida no secundário do
TC, quando se tem 20 x IN, ou seja, 100 A no
secundário.
Cargas Nominais TC
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 As especificações dos TC’s diferem entre si da
seguinte forma:
 O TC de proteção pode ser A (alta impedância) ou B
(baixa impedância) dependendo de sua fabricação.
Atualmente, quase que exclusivamente, utiliza-se o
tipo B.
Cargas Nominais TC
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 Ainda se pode encontrar TC’s de proteção
especificados de acordo com antiga ABNT:
 Onde, F é o Fator de sobrecorrente (5 a 20) e os
valores 2,5 a 200 a potência em VA nas condições
nominais.
 Por exemplo, a especificação para um tal TC seria:
A 2,5 F20 C 100
Cargas Nominais TC
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 Exprime nominalmente o erro esperado do
transformador de corrente, levando em conta o erro
de relação de transformação e o erro de
defasamento entre as correntes primária e
secundária.
 Considera-se que um TC para serviço de medição
está dentro de sua classe de exatidão nominal
quando os pontos determinados pelos fatores de
correção de relação percentual (FCRp) e pelos
ângulos de fase (b) estiverem dentro do
paralelogramode exatidão.
Classe de exatidão TC
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 Os Paralelogramos e as Classes de Exatidão:
 Esses paralelogramos definem a área onde um
determinado TC está dentro de sua classe de exatidão,
para um determinado conjunto de cargas secundárias,
definido em norma.
Classe de exatidão TC
Figura 12: 
Paralelogramos 
de exatidão de 
TC.
Fonte: Autoria 
própria
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 Classes de exatidão e aplicação de TC’s:
 A classe de exatidão para o TC de medição é estabelecida
para a situação de funcionamento nominal, carga e corrente.
 A classe de exatidão para o TC de proteção é estabelecida
para a situação de funcionamento em 20 x IN, e carga
nominal.
Classe de exatidão TC
Tabela 1: Classes de exatidão e aplicação de TCs.
Fonte: Autoria própria
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 A classe de exatidão 3 não tem limitação de erro de
ângulo de fase e o seu fator de correção de relação
percentual FCRp deve situar-se entre 103 e 97%
para que possa ser considerado dentro de sua classe
de exatidão.
 Como o erro de um TC depende da corrente
primária, para se determinar a sua classe de
exatidão, a NBR 6856 especifica que sejam
realizados dois ensaios que correspondem,
respectivamente, aos valores de 10% e 100% da
corrente nominal primária.
Classe de exatidão TC
Prof. José Eustáquio do Amaral PereiraProf.ª: Ana Cláudia Soares
 A classe de exatidão 3 não tem limitação de erro de
ângulo de fase e o seu fator de correção de relação
percentual FCRp deve situar-se entre 103 e 97%
para que possa ser considerado dentro de sua classe
de exatidão.
 Como o erro de um TC depende da corrente
primária, para se determinar a sua classe de
exatidão, a NBR 6856 especifica que sejam
realizados dois ensaios que correspondem,
respectivamente, aos valores de 10% e 100% da
corrente nominal primária.
Classe de exatidão TC
Prof. José Eustáquio do Amaral PereiraProf.ª: Ana Cláudia Soares
 O transformador de corrente só é considerado
dentro de sua classe de exatidão se os resultados
dos ensaios levados para os gráficos de exatidão
estiverem contidos dentro dos paralelogramos de
exatidão correspondentes aos ensaios para 10% e
100% da corrente nominal.
EXERCÍCIO 1: 
Em um ensaio de um transformador de corrente de 300-5 A ao
qual estava ligada uma carga de 24 VA, foram anotados os
seguintes resultados:
Classe de exatidão TC
Prof. José Eustáquio do Amaral PereiraProf.ª: Ana Cláudia Soares
- Para 100% da corrente de carga nominal: FCRp = 100,2% e b = 10′
- Para 10% da corrente de carga nominal: FCRp = 100,5% e b = 20′
Sabendo que o TC tem a classe
de exatidão 0,3 impressa em
sua placa, descobrir se os
resultados conferem com
a afirmação do fabricante.
Classe de exatidão TC
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 É possível verificar o joelho de saturação, que indica a
mudança brusca da corrente de excitação em função da
tensão aplicada no secundário.
 O joelho de saturação do TC da figura 13, além
caracterizar a máxima tensão de saturação, indica a
corrente máxima no secundário do TC.
Tensão de ponto de joelho TC
Figura 13: Gráfico da tensão de saturação versus corrente de excitação.
Fonte: Autoria própria
Prof. José Eustáquio do Amaral PereiraProf.ª: Ana Cláudia Soares
 Como nem sempre se dispõe da curva de saturação para
se efetuar um cálculo aproximado da tensão de ponto de
joelho (VKP), utiliza-se a equação abaixo indicada:
Sendo:
 VKP = Tensão de ponto de joelho expressa em Volts [V]
 Ri-TC = Resistência interna secundária do TC em Ohms [Ω]
 VAN-TC = Potência nominal secundária do TC, expressa em Volt-Ampère [VA]
 IN-TC = Corrente nominal secundária do TC em Ampères [A]
 F = Fator de sobrecorrente
Tensão de ponto de joelho TC
Prof. José Eustáquio do Amaral PereiraProf.ª: Ana Cláudia Soares
FIM !
Muito obrigada pela atenção.
Até a próxima aula.
Prof.ª: MSc. Ana Cláudia Soares