Filosofia de Proteção dos Sistemas Elétricos

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2.1 – Proteção do Sistema Elétrico
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2.1 – Proteção do Sistema Elétrico
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Sobrecargas
É causada pela passagem de um fluxo de corrente acima do valor nominal. A corrente nominal é a máxima corrente permissível para um dado equipamento continuamente. 
A sobrecarga frequente em equipamentos acelera a deterioração da isolação, causando curtos-circuitos.
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2.1 – Proteção do Sistema Elétrico
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Subfrequência e sobrefrequência
São causadas pelo súbito desequilíbrio significativo entre a geração e a carga;
Alteração na velocidade das máquinas podem ocasionar aquecimento e vibrações;
Até ±2 Hz, a proteção não deve atuar para períodos inferiores a 2s;
A proteção de frequência opera para uma faixa entre 25 e 70 Hz.
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Sobretensão
Basicamente, as sobretensões do SEP nunca devem superar 110% da tensão nominal de operação.
Podem ter diferentes origens:
Descargas atmosféricas;
Chaveamentos;
Curto-circuitos monopolares.
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2.2 – Filosofia da proteção
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Objetivos do sistema de proteção
A função de um esquema de proteção em um sistema elétrico de potência é detectar falta e isolar a área afetada no menor tempo possível, de forma confiável e com mínima interrupção possível.
Objetivos:
Segurança pessoal;
Manter a integridade dos equipamentos;
Isolar a parte afetada do restante do sistema; 
Assegurar a continuidade de fornecimento.
2.2 – FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
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Objetivos do sistema de proteção
Para cumprir seus objetivos:
Deve alertar os operadores;
Isolar trechos defeituosos do sistema.
Se há, por exemplo, um curto-circuito: proteger e evitar o agravamento dos danos aos equipamentos principais e/ou reflexos sobre toda a rede.
2.2 – FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
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Aspectos considerados na proteção
Na análise de proteção dos sistemas elétricos torna-se necessária a distinção entre as seguintes situações de operação do sistema:
situação normal de funcionamento;
situação anormal de funcionamento, como por exemplo, perda de sincronismo;
situações de curto-circuito.
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Níveis de atuação de um sistema de proteção
Proteção Principal: Em caso de falta dentro da zona protegida, é quem deverá atuar primeiro.
Proteção de Retaguarda: A sua atuação só ocorrerá se a proteção principal falhar.
Proteção Auxiliar: Possui funções auxiliares da proteção principal e de retaguarda. Portanto tem como objetivo a sinalização, alarme e intertravamento.
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Requisitos do sistema de proteção
A) Seletividade: é a propriedade da proteção em discriminar e somente desconectar do sistema a parte atingida pelo defeito. 
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Requisitos do sistema de proteção
A) Seletividade: é a propriedade da proteção em discriminar e somente desconectar do sistema a parte atingida pelo defeito. 
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Requisitos do sistema de proteção
B) Coordenação: característica de atuação temporal, de tal forma que o dispositivo selecionado, inicialmente, tenha a chance de abrir e isolar a parte afetada, mas conte com o recurso de uma atuação de retaguarda, por parte de outros dispositivos de proteção, após um tempo de ajuste previsto.
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Requisitos do sistema de proteção
C) Velocidade: Menor dano ao equipamento defeituoso com consequente diminuição do tempo de indisponibilidade e menor custo de reparo.
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Requisitos do sistema de proteção
D) Sensibilidade: É a capacidade do elemento de proteção reconhecer com precisão a faixa e os valores indicados para sua operação e não operação;
Para avaliar numericamente o nível de sensibilidade:
Nível adequado é de 
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Requisitos do sistema de proteção
E) Confiabilidade: Probabilidade do sistema de proteção funcionar com segurança e corretamente, sob todas as circunstâncias;
F) Automação: Capacidade e operar automaticamente quando for solicitado e retornar à posição de operação depois de cessada a ocorrência, sem o auxílio humano, quando for conveniente;
G) Custo: máxima proteção ao menor custo possível. 
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Exemplo 1: A figura abaixo representa um arranjo de subestação com os disjuntores D1, D2, D3, D4 e D5 e suas respectivas chaves seccionadoras. Suponha que todas as chaves estão fechadas assim como os disjuntores, ou seja, o circuito está energizado.
a) Qual a principal vantagem desse arranjo?
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Exemplo 1: A figura abaixo representa um arranjo de subestação com os disjuntores D1, D2, D3, D4 e D5 e suas respectivas chaves seccionadoras. Suponha que todas as chaves estão fechadas assim como os disjuntores, ou seja, o circuito está energizado.
b) Caso ocorra um curto-circuito na Carga 1, qual(is) disjuntor(es) deve(em) atuar? Por quê?
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Exemplo 1: A figura abaixo representa um arranjo de subestação com os disjuntores D1, D2, D3, D4 e D5 e suas respectivas chaves seccionadoras. Suponha que todas as chaves estão fechadas assim como os disjuntores, ou seja, o circuito está energizado.
c) Caso ocorra um curto-circuito na Carga 2, qual(is) disjuntor(es) deve(em) atuar? Por quê?
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Exemplo 1: A figura abaixo representa um arranjo de subestação com os disjuntores D1, D2, D3, D4 e D5 e suas respectivas chaves seccionadoras. Suponha que todas as chaves estão fechadas assim como os disjuntores, ou seja, o circuito está energizado.
d) Caso ocorra um curto-circuito no barramento do lado direito de D3, qual(is) disjuntor(es) deve(em) atuar? Por quê?
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2.3 – Dispositivos de proteção
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2.3 – Dispositivos de proteção
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Transformador de corrente
O TC objetiva reproduzir em seu secundário uma corrente que seja uma réplica da corrente primária. Sua relação de transformação de correntes, denominada RTC, estabelece a relação da sua corrente secundária, padronizada em 5A, para a corrente primária, do circuito sob monitoramento.
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Transformador de corrente
Relação de transformação (RTC) de correntes
Sendo a inversa da relação de tensões, tem-se:
Como a padronização da corrente secundária é de 5A, a RTC é dada, também, como:
onde X é a corrente primária, nominal, do circuito. 
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Transformador de corrente
Exemplo 2: Se Np = 20 espiras e Ns = 600 espiras, calcular a corrente secundária para uma Ip = 90 A. Qual é a Ip nominal (X)?
Solução: 
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Transformador de potencial
O TP objetiva reproduzir em seu secundário uma tensão que seja uma réplica da tensão primária, devidamente rebaixada em módulo. Sua relação de transformação (RTP) estabelece a relação entre as tensões de linha do primário e de linha do secundário. Esta é, usualmente, normalizada em 115 V. 
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Transformador de potencial
Relação de transformação (RTP)
A RTP, como em qualquer transformador, é dada por:
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Fusíveis
Os fusíveis são elementos que atuam diante de correntes de curto-circuito, preferencialmente, embora, também, possam ser especificados para eliminação de correntes de sobrecarga.
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Disjuntores
Os disjuntores podem ser autônomos, isto é, contêm em si os sensores de sobrecorrentes. São denominados de disjuntores de caixa moldada ou DTM (disjuntores termomagnéticos). 
Outros disjuntores, normalmente de potências bem mais elevadas, e aplicáveis em subestações de potência de concessionárias ou em subestações industriais de grande porte, dependem, para seu funcionamento como elemento de proteção, dos dispositivos sensores denominados relés.
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Relés
Os relés são dispositivos que monitoram a corrente ou a tensão de um circuito elétrico, sendo ajustados para que interpretem valores anormais.Em tais situações, sinalizam a ocorrência e enviam sinal de abertura para os disjuntores do circuito correspondente.
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