GRA1653 - PROTECAO E ESTABILIDADE DE SISTEMAS ELETRICOS - UNIDADE 4

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PROTEÇÃO E ESTABILIDADEPROTEÇÃO E ESTABILIDADE
DE SISTEMAS ELÉTRICOSDE SISTEMAS ELÉTRICOS
PROTEÇÃO DEPROTEÇÃO DE
SISTEMAS DESISTEMAS DE
DISTRIBUIÇÃO DEDISTRIBUIÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICAENERGIA ELÉTRICA
Au to r ( a ) : D r. N i va l d o C a r l e to
R ev i s o r : J u l i a n a G u e d e s A r ve l o s B a r b o s a
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Introdução
Olá, estudante! A proteção dos sistemas de distribuição de energia é
fundamental para garantir a qualidade no fornecimento de energia elétrica
aos estabelecimentos comerciais, residências, empresas e municípios. Nesse
sentido, é relevante conhecer alguns dispositivos utilizados na proteção
desses sistemas, uma vez que, sem energia elétrica, torna-se impossível o
desenvolvimento de um país, bem como a nossa sobrevivência. Diante disso,
o objetivo desta unidade é apresentar um estudo teórico com aplicações
práticas de alguns dispositivos de proteção utilizados em sistemas de
energia, como, por exemplo, chaves fusíveis e elos religadores, relés de
sobrecorrente, religadores e seccionadores automáticos. O que achou dos
assuntos que vamos estudar? Gostou? Está preparado(a) para mais esta
fascinante jornada de estudos e de novos conhecimentos? Que ótimo! Então,
mãos à obra!
Chaves Fusíveis e
Elos Religadores
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Olá, estudante! Nesta seção, vamos conhecer um pouco sobre as chaves
fusíveis e os elos religadores, tendo em vista a importância desses
componentes na proteção de uma rede de distribuição de energia elétrica,
seja ela urbana ou rural. Então, vamos aos estudos?
Sistema de Distribuição de Energia
Elétrica
Basicamente, os sistemas de distribuição de energia elétrica são constituídos
por alimentadores, responsáveis por transportar energia para áreas urbanas e
rurais, transformadores abaixadores, utilizados para ajustar os níveis de
tensão elétrica da rede primária de energia com a rede secundária, isoladores,
que têm a função de isolar o sistema elétrico de outros componentes do
circuito, dispositivos de proteção, utilizados para proteger as redes de
energia, e seccionadores de circuitos, utilizados para �ns de manutenção e
manobras entre circuitos e alimentadores (GLOVER; SARMA; OVERBYE, 2012;
CARLETO, 2017). Tanto os alimentadores urbanos quanto os rurais são
suscetíveis a defeitos/falhas devido a diversos fatores, tais como queda de
postes, queda de árvores ou galhos, furtos de cabos de energia, curtos-
circuitos, queima de transformadores, rompimento do elo fusível, entre outros
(MAMEDE FILHO, 2020).
Para elaborar e executar um bom projeto de proteção de um sistema de
distribuição de energia elétrica, é necessário seguir rigorosamente alguns
critérios básicos para a instalação dos dispositivos de proteção, conforme
mencionado por Sato e Freitas (2015) e Mamede Filho (2020).
a. Utilizar chaves fusíveis no circuito primário dos transformadores de
distribuição.
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b. Utilizar chaves fusíveis no início dos ramais.
c. Na rede rural, as chaves fusíveis devem ser instaladas em locais de
fácil acesso para troca e/ou manutenção de algum componente do
sistema.
d. Em ramais urbanos, as chaves fusíveis devem ser instaladas somente
quando a quantidade de transformadores for superior a três ou
quando o ramal possuir uma extensão maior do que 300 m.
e. Em caso de ramais que exigem cargas especiais, como indústrias e
hospitais, deve-se utilizar religadores e/ou seccionadores.
f. Não ultrapassar a instalação de quatro chaves fusíveis em série
(incluindo a chave fusível de entrada da unidade consumidora) para
não di�cultar a coordenação com outros dispositivos de proteção.
g. Caso a proteção de retaguarda não seja capaz de atuar devido a uma
falta, é necessário instalar uma chave fusível, um religador ou um
seccionador.
h. Evite a utilização de equipamentos de proteção ao longo do
alimentador principal (tronco) que permitam a execução de manobras
com outros alimentadores. Não utilize qualquer equipamento de
proteção ao longo do alimentador tronco que permita manobrar com
outro alimentador.
Os principais tipos de esquemas de proteção utilizados em um sistema de
distribuição de energia são (MAMEDE FILHO, 2020):
Proteção instantânea de fase: função 50
Proteção temporizada de fase: função 51.
Proteção instantânea de neutro: função 50N.
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Proteção temporizada de neutro: função 51N.
Proteção de sobretensão: função 59.
Proteção de subtensão: função 27.
Relé de religamento (controla e comanda o religador): função 79.
Olá, estudante! Vamos conhecer um pouco sobre as chaves fusíveis/elo
religador (fusíveis)? Elas desempenham um papel fundamental na garantia
do fornecimento de energia elétrica aos usuários �nais. Está preparado(a)
para mais esse desa�o? Então, vamos lá!
Chaves Fusíveis e Elos Religadores
As chaves fusíveis são consideradas os dispositivos de proteção mais
utilizados em sistemas de distribuição de energia elétrica primária, tanto
urbana quanto rural, devido à sua e�cácia em níveis de proteção (CARLETO,
2017; FRAZÃO, 2019). Elas atuam em condições de sobrecorrentes
transitórias, protegendo os ramais das linhas de energia, transformadores de
distribuição e bancos de capacitores. Para proteger as saídas dos ramais, as
chaves fusíveis têm uma capacidade nominal de 100 A, e os elos fusíveis
instalados internamente aos cartuchos devem ter capacidade de interrupção
superior à corrente máxima de curto-circuito no ponto de instalação,
geralmente em torno de 10 kA assimétrico (SATO; FREITAS, 2015).
A Figura 4.1a mostra um porta fusível (cartucho) e suas partes constituintes,
e a Figura 4.1b apresenta uma chave fusível unipolar de 100 A / 15 kV com
capacidade de interrupção de 10 kA. Con�ra!
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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Figura 4.1 – Porta fusível (a) e chave fusível unipolar (b)
Fonte: Mamede Filho (2020, p. 391).
#PraCegoVer: �gura apresenta um porta fusível e uma chave fusível unipolar. O
porta fusível tem a forma de um bastão cilíndrico de aproximadamente 300 mm
de comprimento. A extremidade superior é constituída por um olhal circular para
manobra, um dispositivo de contato semelhante a um botão metálico e um
terminal de bronze fundido. Na extremidade inferior, há uma porca, um sistema
de esbarro em forma de gancho e o elo fusível, que é um �o entrelaçado de
chumbo ou cobre recoberto de zinco. A chave fusível tem a forma de um tubo
cilíndrico de porcelana com aproximadamente 350 mm de comprimento. Sua
circunferência é maior do que a do bastão, acomodando o elo fusível
internamente. Na extremidade superior, há um terminal de fonte, enquanto na
parte inferior, há um terminal de carga com uma articulação para acomodar e
�xar o bastão do elo fusível. As extremidades do porta fusível (que abriga o elo
fusível internamente) são conectadas entre a parte superior e a parte inferior da
chave fusível, fechando o contato do circuito para que a chave atue no sistema de
proteção da rede de distribuição de energia elétrica, seja urbana ou rural.
Observando a Figura 4.1a, nota-se que o porta fusível, também conhecido
como cartucho, é composto porum dispositivo de contato, um terminal de
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bronze fundido, um olhal para manobra, um sistema de esbarro, uma porca
(porca borboleta) e o próprio elo fusível, que é um elemento metálico
contendo uma parte sensível a correntes elétricas (MAMEDE FILHO, 2019).
Em relação à Figura 4.1b, trata-se da chave fusível unipolar, que é constituída
por várias partes fundamentais, como o porta fusível, uma articulação, um
terminal de carga, uma barra de �xação, uma peça de porcelana (isolador) e
um terminal de fonte. As extremidades do porta fusível são conectadas entre
a parte superior e a parte inferior da chave fusível, fechando o contato do
circuito para que a chave possa atuar no sistema de proteção da rede de
distribuição de energia elétrica, seja urbana ou rural (MAMEDE FILHO, 2019).
Uma observação importante sobre a chave fusível refere-se ao seu isolador,
que é uma peça de porcelana. Esse isolador é destinado principalmente aos
sistemas de distribuição de energia que operam com correntes elétricas
nominais de até 200 A. É essencial que o isolador possua resistência
mecânica adequada para suportar os impactos de abertura, como manobras
de circuitos, manutenção da linha ou ocorrência de uma falta, bem como os
impactos de fechamento, quando é necessário religar os alimentadores do
sistema de energia. Nessas condições, o isolador deve ser capaz de suportar
uma força F aplicada em seu ponto médio, a uma distância D (em metros)
dos apoios, podendo ser calculada pela equação (MAMEDE FILHO, 2019):
 (1)
Por exemplo, para uma típica chave fusível isolada de 15 kV com uma
distância entre as extremidades de 350 mm, a força F aplicada no seu ponto
médio vale:
O simples fato do elo fusível se romper em razão de uma falta na rede de
distribuição de energia, não garante que houve interrupção da corrente
elétrica no sistema. Ou seja, em sistemas de média tensão, o arco elétrico
continua �uindo entre os terminais rompidos do elo fusível devido à forte
ionização. Para resolver esta questão, “o elo fusível possui um tubinho
F = [Kg]130D/2
F = ⇒ F = 742Kg1300,35/2
Thiago Arreguy
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cobrindo seu elemento ativo que, ao ser queimado pelo arco, produz uma
substância que aquecida libera gases desionizantes, aumentando a atividade
de extinção do arco” (MAMEDE FILHO, 2020, p. 391).
A Figura 4.2 apresenta alguns tipos de elos fusíveis (MAMEDE FILHO, 2019).
Observe!
Figura 4.2 – Tipos de elos fusíveis: botão e olhal (argola)
Fonte: Mamede Filho (2019, p. 66).
#PraCegoVer: a �gura apresenta os tipos de elos fusíveis normalmente utilizados
em chaves fusíveis, ou seja: o tipo botão e o tipo argola. O elo fusível tipo botão é
assim chamado porque possui na extremidade superior um botão metálico que
deve ser preso na parte superior do porta fusível. Além do botão, existe um
tubinho onde acomoda a cordoalha de aço que, por sua vez, acomoda o fusível
(que pode ser de liga de estanho, a qual possui uma temperatura de operação
normal de 100°C e ponto de fusão em torno de 230°C). O elo fusível tipo argola
tem duas argolas em ambas as extremidades, além da cordoalha de aço
conectada a um material metálico que conecta as argolas de cada extremidade.
Essas argolas são chamadas de olhal e servem para conectar a vara de manobra
no momento de armar ou desarmar o circuito do alimentador de energia.
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Um dos conceitos fundamentais no projeto e dimensionamento de sistemas
de proteção que utilizam chaves fusíveis é a corrente de inrush, também
conhecida como corrente de magnetização. Durante a energização de um
transformador, ocorre um transiente devido ao aumento da corrente de
magnetização do núcleo. Essa corrente, chamada de corrente de inrush,
possui um valor de pico acima da corrente nominal do transformador,
geralmente de 6 a 10 vezes maior. Essa condição pode levar à atuação dos
dispositivos de proteção por sobrecorrente, como as chaves fusíveis (SATO;
FREITAS, 2015).
Os elos fusíveis atuam em função da relação entre tempo x corrente, sendo,
dessa forma, codi�cados de acordo com as classi�cações adiante (MAMEDE
FILHO), 2020). A seguir, mostram-se três tipos de elos fusíveis. Con�ra!
Tipo H: esse tipo de elo fusível é considerado de alto surto, com
tempo de atuação lento. Normalmente, são utilizados para proteger
transformadores de distribuição de energia, como os instalados em
postes. A característica lenta de atuação é essencial devido à corrente
de inrush que ocorre durante a energização do transformador. A
relação de atuação (tempo x corrente) varia entre 11,4 para elos
fusíveis de corrente de 0,5 A e 36,4 para elos fusíveis de 5 A.
Geralmente, são produzidos com as seguintes intensidades de
correntes nominais: 0,5 A, 1 A, 2 A, 3 A e 5 A.
A Figura 4.3, a seguir, apresenta as curvas características de tempo x corrente
dos elos fusíveis do tipo H. Observe!
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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Figura 4.3 – Curvas características de tempo x corrente dos elos fusíveis do
tipo H
Fonte: Mamede Filho (2020, p. 393).
#PraCegoVer: a �gura apresenta as curvas características de tempo x corrente
dos elos fusíveis do tipo H. As curvas estão representadas em escala logarítmica,
pois os tempos de atuação das chaves fusíveis devem ser baixos para várias
intensidades de corrente. Elas iniciam aproximadamente no valor de 400
segundos (400 s) no eixo y e decaem em direção aos valores em torno de 110,
130, 240, 250 e 450 no eixo x, que representa a corrente elétrica em ampères.
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Tipo K: esse tipo de elo fusível possui um tempo de atuação rápido e é
utilizado para proteger ramais de alimentadores de distribuição de
energia. Possui uma relação de rapidez que varia de 6, para elos
fusíveis de corrente nominal de 6 A, a 8,1, para elos fusíveis de
corrente nominal de 200 A. Os elos fusíveis tipo K são classi�cados
em preferenciais e não preferenciais. Os elos fusíveis preferenciais
são fabricados com as seguintes correntes nominais: 6 A, 10 A, 15 A,
25 A, 40 A, 65 A, 100 A, 140 A e 200 A. Por outro lado, os elos fusíveis
não preferenciais são produzidos com as seguintes correntes
nominais: 8 A, 12 A, 20 A, 30 A, 50 A e 80 A.
A Figura 4.4 a seguir apresenta as curvas características de tempo x corrente
dos elos fusíveis do tipo K. Con�ra!
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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Figura 4.4 – Curvas características de tempo x corrente dos elos fusíveis do
tipo K
Fonte: Mamede Filho (2020, p. 395).
#PraCegoVer: a �gura apresenta as curvas características de tempo x corrente
dos elos fusíveis do tipo K. As curvas são representadas em escala logarítmica,
pois os tempos de atuação das chaves fusíveis devem ser baixos para várias
intensidades de corrente. Elas iniciam aproximadamente no valor de 400
segundos (400 s) no eixo y e decaem em direção aos valores em torno de 210,
260, 400, 500, 700, 800, 880, 1.050, 1.250, chegando a aproximadamente 9000 no
eixo x, que representa a corrente elétrica em ampères.
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Tipo T: esse tipo de elo fusível também apresenta um tempo de
atuação lento. Sua relação de rapidez varia entre 10 para elos fusíveis
com corrente nominal de 6 A e 13 para elos fusíveis com corrente da
ordem de 200 A. Os elos fusíveis do tipo T são utilizados para proteger
alimentadores de distribuição e seus respectivos ramais.
A Figura 4.5, a seguir, apresenta as curvas características de tempo x corrente
dos elos fusíveis do tipo T. Con�ra!
Thiago Arreguy
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Figura 4.5 – Curvas características de tempo x corrente dos elos fusíveis do
tipo T
Fonte: Mamede Filho (2020, p. 397).
#PraCegoVer: a �gura apresenta as curvas características de tempo x corrente
dos elos fusíveis do tipo T. As curvas são representadas em escala logarítmica,
pois os tempos de atuação das chaves fusíveis devem ser baixos para várias
intensidades de corrente. Elas iniciam aproximadamente no valor de trezentos
segundos (300 s) no eixo y e decaem em direção aos valores em torno de 45, 50,
100, 120, 150, 175, chegando até em torno de 320 do eixo x, que representa a
corrente elétrica em ampères.
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De acordo com as Figuras 4.3, 4.4 e 4.5, é observado que as curvas de tempo
máximo de fusão dos elos fusíveis tipo K e tipo T possuem as mesmas
características que são fornecidas pelos elos fusíveis tipo H (MAMEDE
FILHO, 2020).
Nos estudos sobre chaves fusíveis, é importante compreender a relação de
rapidez. Essa relação é calculada como o quociente entre a corrente mínima
de fusão do elo fusível no intervalo de tempo de 0,10 s a 300 s (para elos
fusíveis com correntes nominais de até 100 A) e a corrente suportada por ele
durante 600 s, para correntes nominais superiores a 100 A. Por exemplo, se a
corrente de fusão do elo fusível de 3 H for de 4,5 A (no tempo de 300 s) e ele
suportar uma corrente de surto de 80 A durante 0,10 s, a relação de rapidez
pode ser calculada como: 80/4,5 = 17,4.
Por �m, é importante ressaltar que as chaves fusíveis utilizadas devem ser
adequadas às correntes nominais dos elos fusíveis, levando em consideração
as seguintes características técnicas e operacionais (MAMEDE FILHO, 2020,
p. 392):
Chaves fusíveis de 50 A: elos fusíveis de 1 A até 50 A.
Chaves fusíveis de 100 A: elos fusíveis superiores a 50 A até 100 A.
Chaves fusíveis de 200 A: elos fusíveis superiores a 100 A até 200 A.
Na sequência, conheceremos mais acerca dos critérios de aplicação dos elos
fusíveis nos sistemas de distribuição de energia elétrica e alguns de seus
critérios. Vamos lá?
Critérios de Aplicação dos Elos Fusíveis
O dimensionamento e a aplicação dos elos fusíveis nos sistemas de
distribuição de energia elétrica devem seguir alguns critérios rigorosos
(MAMEDE FILHO, 2020). Nesse sentido, é necessário:
Thiago Arreguy
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Prever no dimensionamento do elo fusível o crescimento da demanda
de carga no período mínimo de 5 anos.
Prever no dimensionamento do elo fusível as cargas que podem ser,
momentaneamente, transferidas por meio de manobras para a
realização da manutenção preventiva e/ou corretiva.
A corrente nominal do elo fusível para a proteção de um ramal deve
ser igual ou superior a 150% da corrente máxima de carga prevista no
projeto (ponto de instalação da chave fusível), conforme mostra a
equação (2). Ou seja:
 (2)
Onde: é a corrente nominal do elo fusível em ampères (A), e é a
corrente máxima do alimentador em ampères (A).
Determinar as correntes de curto-circuito em todos os pontos/ramais
onde as chaves fusíveis serão instaladas.
A corrente nominal do elo fusível deve ser menor ou igual a 25% da
corrente de curto-circuito fase-terra que ocorra no �nal de um
determinado trecho, levando em consideração uma resistência de
aterramento em torno de 40 Ω. Nesse caso, a corrente pode ser
calculada pela equação:
 (3)
Onde: é a corrente de curto-circuito fase-terra em ampères (A).
Determinar a corrente de carga máxima em cada trecho da rede de
distribuição de energia elétrica.
≥ 1, 5 ×Inef Imáx
Inef Imáx
Inef
≤ 0, 25 ×Inef Ift
Ift
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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Olá, estudante! Percebeu a complexidade no projeto e no dimensionamento
de chaves fusíveis em uma rede de distribuição de energia elétrica? Mas não
acabou por aqui! Então, vamos seguir com o raciocínio!
Uma das maneiras de conhecer a corrente elétrica admissível (ou máxima) de
um alimentador, para �ns de dimensionamento e instalação das chaves
fusíveis, é conhecer o valor de todas as demandas referentes aos
transformadores de distribuição instalados no referido alimentador. No
entanto, isso é praticamente inviável. Porém, uma possibilidade é conhecer a
demanda máxima dos transformadores de distribuição determinando a
variação (taxa de variação) de corrente elétrica do alimentador. Para isso,
torna-se necessário medir, em um determinado período, geralmente de 1 ano,
a intensidade de corrente do alimentador da subestação, a �m de coletar o
maior número possível de dados de intensidades de corrente elétrica. Em
seguida, divide-se esse valor pela soma das potências nominais dos
transformadores de distribuição, obtendo-se a taxa de variação de corrente
do alimentador no período proposto. Após, deve-se aplicar a referida taxa
sobre a potência nominal de cada transformador de distribuição para se obter
a demanda média desse equipamento (MAMEDE FILHO, 2020).
Por outro lado, os valores de demanda dos transformadores de consumidores
ligados em média tensão à rede de distribuição de energia elétrica podem ser
obtidos pela demanda máxima fornecida no faturamento mensal de energia
da concessionária. Com isso, determina-se a taxa de corrente �nal. É
importante considerar a maior demanda registrada em um período anual para
esse cálculo. Portanto, “a taxa de demanda �nal pode ser calculada por meio
da seguinte equação” (MAMEDE FILHO, 2020, p. 404):
 (4)
Onde: K é a taxa de corrente elétrica do alimentador, é a corrente elétrica
máxima do alimentador de distribuição registrada em um determinado
período de tempo,   é a soma das potências nominais dos
transformadores do alimentador compreendendo os transformadores da rede
de energia elétrica pública e os trafos de instalações particulares em kVA,
k = [ ]
−∑Imáx Icons
∑( − )Pct Pcp
A
kVA
Imáx
∑Pct
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   é a soma das correntes elétricas de carga, calculadas a partir da
conta de energia elétrica dos consumidores conectados a partir de média
tensão, e   é a soma das potências elétricas nominais dos
transformadores dos consumidores conectados em média tensão
(transformadores de distribuição particulares).
Quando os consumidores são de pequeno porte, como no caso dos
alimentadores de energia rural, podemos aplicar o fator K sobre a potência
nominal de todos os transformadores do alimentador (MAMEDE FILHO,
2020). Nessas condições, a equação 4 pode ser escrita da forma:
 (5)
Olá, estudante! Está gostando do assunto? Muito interessante, não é? Agora,
vamos conhecer um pouco mais sobre os portas fusíveis por meio do
elemento interativo? Então, vamos lá!
Fonte: jcomp / Freepik.
∑ Icon
∑Pcp
k = [ ]
Imáx
∑ Pct
A
kVA
Porta fusível
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Olá, estudante! Chegou o momento de realizarmos uma atividade para
�xarmos os conceitos estudados até o momento. Está preparado(a) para
mais este desa�o? Então, vamos lá!
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
A chave fusível, também conhecida como corta-circuitos, é um equipamento
destinado à proteção de sobrecorrentes em redes aéreas de distribuição
primárias de energia elétrica. Ela é composta de inúmeras partes, entre elas,
o elemento fusível, o qual é constituído de �bra de vidro ou fenolite, sendo
responsável pela expulsão dos gases após a sua atuação na proteção de
uma rede de energia.
MAMEDE FILHO, J. Manual de equipamentos elétricos. Rio de Janeiro:
Grupo GEN, 2019. E-book. ISBN: 9788521636434. Disponível em:
https://shre.ink/lLOH. Acesso em: 27 maio 2023. p. 65.
Analisando as informações do texto-base, assinale a alternativa que contém
as principais partes do conjunto chave fusível unipolar e porta fusível.
a) Dispositivo de contato, terminal de fonte, terminal de carga, barra
de �xação e cartucho.
https://shre.ink/lLOH
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b) Olhal para manobra, terminal de bronze fundido, barra de �xação
e terminal de carga.
c) Terminal de fonte, terminal de carga, barra de �xação, articulação
e corpo de porcelana.
d) Elemento fusível, corpo de porcelana, olhal para manobra,
terminal de fonte e cartucho.
e) Barra de �xação, porca borboleta, articulação, corpo de porcelana
e terminal de fonte.
A proteção contra sobrecorrente em um sistema elétrico de energia é uma
das inúmeras preocupações dos pro�ssionais que trabalham com SEP. Neste
sentido, a utilização de relés de proteção de sobrecorrente está integralmente
relacionada às faltas (curtos-circuitos), as quais promovem transitórios com
picos de corrente da ordem de kA.
A proteção com relé de sobrecorrente é considerada econômica, sendo
aquela que requer mais ajustes de corrente quando são realizadas alterações
na con�guração do sistema, como, por exemplo, ampliação da rede de
Relés de
Sobrecorrente
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distribuição de energia, instalação de um novo transformador e modi�cações
em uma instalação industrial (MAMEDE FILHO, 2020).
Os relés de sobrecorrente, caracterizados pelos códigos 50 e 51 na Tabela
ANSI (código 50: relé de corrente com atuação instantânea trifásico; código
51: relé de corrente com atuação temporizada a tempo inverso e tempo
de�nido trifásico), são os relés que respondem à corrente elétrica que �ui no
elemento do sistema que se deseja realizar a proteção (MAMEDE FILHO,
2020). Quando essa corrente ultrapassa o valor nominal de projeto, o relé de
sobrecorrente protege os equipamentos conectados na zona de proteção do
referido relé.
Basicamente, a maioria dos sistemas elétricos de potência possuem relés de
sobrecorrente instalados, já que é a proteção mínima exigida. Neste sentido,
os relés de sobrecorrente são utilizados na proteção de alimentadores de
média tensão, linhas de transmissão, subestações de energia, instalações
industriais (em razão da quantidade de geradores e motores elétricos
trifásicos existentes em sua planta), reatores e capacitores. Ou seja, nas
instalações que exigem esquemas de proteção onde são necessários tempos
de operação inversamente proporcionais às correntes que circulam no
sistema elétrico (MAMEDE FILHO, 2020).
Nas próximas subseções, vamos conhecer um pouco mais sobre os relés de
proteção de sobrecorrente estáticos e os relés de proteção de sobrecorrente
digitais, mesmo que nossa ênfase principal esteja relacionada ao relé de
sobrecorrente de indução. Seguimos, estudante?
Relé de Sobrecorrente Estático
Os relés de sobrecorrente estáticos, também chamados de relés de
sobrecorrente eletrônicos, são dispositivos que utilizam componentes
eletrônicos e são montados em uma caixa metálica blindada para evitar
interferências do campo eletromagnético dos condutores elétricos. Uma
característica vantajosa desses relés é que eles dispensam uma fonte de
alimentação auxiliar, o que torna sua aplicação mais conveniente em
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subestações industriais e comerciais de porte médio e pequeno, que operam
com tensões elétricas inferiores a 38 kV (MAMEDE FILHO, 2020). A Figura 4.6
apresenta um relé de sobrecorrente estático. Observe!
Figura 4.6 – Vista frontal de um relé de sobrecorrente estático com unidades
de proteção instantânea (50) e de proteção temporizada (51). Fabricante:
Sprecher Energie
Fonte: Mamede Filho (2020, p. 89).
#PraCegoVer: a �gura representa a vista frontal de um relé de sobrecorrente
estático com unidades de proteção instantânea (50) e de proteção temporizada
(51). O relé é uma caixa retangular que possui quatro botões seletores
posicionados verticalmente do lado esquerdo, um abaixo do outro. No canto
inferior direito, há uma alavanca denominada mecanismo de operação. O primeiro
botão seletor, de cima para baixo, é utilizado para ajuste de tempo grosso. O
segundo botão realiza o ajuste de tempo �no. O terceiro botão corresponde à
unidade instantânea do relé, enquanto o quarto botão é responsável pela unidade
temporizadora do relé.
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Ao analisar a Figura 4.6, é possível constatar que os ajustes das funções dos
relés estáticos são realizados por meio de botões seletores localizados no
painel frontal. Cada botão possui uma escala apropriada para atender às
demandas e necessidades da zona de proteção. Além disso, é observado que
o relé apresenta as unidades de proteção instantânea (50) e temporizada (51)
(MAMEDE FILHO, 2020).
Diante das opções de ajustes disponíveis nos relés estáticos, é viável realizar
um projeto de coordenação de sistema utilizando múltiplos relés em série.
Isso é especialmente útil em instalações industriais de médio porte, nas
quais várias subestações de média tensão são construídas e alimentadas por
um único ponto de carga, onde a cabine de medição e proteção geral está
localizada (MAMEDE FILHO, 2020).
Relé de Sobrecorrente Digital
O relé digital é composto por um sistema eletrônico microprocessado, que
possibilita o armazenamento, análise e processamento de várias informações
relacionadas aos parâmetros da rede elétrica, como tensão e corrente elétrica
em caso de falhas (PHADKE; THORP, 2009).
A Figura 4.7 ilustra a arquitetura e os subsistemas microprocessados de um
relé digital utilizado para proteção de uma subestação de energia elétrica
(PHADKE; THORP, 2009). Con�ra a seguir!
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Figura 4.7 – Arquitetura e subsistemas microprocessados de um relé de
proteção digital
Fonte: Adaptada de Phadke e Thorp (2009, p. 7).
#PraCegoVer: a �gura apresenta a arquitetura e os subsistemas
microprocessados de um relé de proteção digital. A parte superior é a
subestação de energia, a qual tem comunicação direta por meio das tensões e
das correntes analógicas, bem como através de chaves de entrada e saída
digitais (liga e desliga). Todos os componentes da arquitetura são representados
por blocos em forma de retângulo. As tensões e as correntes comunicam-se com
�ltro de surto que, por sua vez, se comunica com o condicionamento de sinal, que
também se comunica com o conversor AD. O conversor tem comunicação direta
com o processador e com o clock de amostragem. Novamente analisando a
partir da subestação, a chave de entrada digital comunica-se com o �ltro de surtoque também se comunica com outro condicionamento de sinal (do �ltro de
surto), o qual se comunica diretamente com o processador. O processador emite
um sinal de saída digital, o qual se comunica com o mesmo condicionamento de
sinal do �ltro de surto que dá entrada à chave de saída digital. O processador
também tem comunicação direta com as memórias RAM, ROM, PROM, EPROM e
memória de massa, bem como com as portas serial e paralela, as quais
permitem a comunicação com os periféricos externos (computador e/ou
impressora, por exemplo). Tudo isso é suprido por uma fonte de energia interna
ao relé de proteção digital. Ela consiste em um banco de baterias provido de um
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reti�cador. Em geral, essas fontes de energia são da ordem de 24V, 48V, 125V e
220V.
Analisando a Figura 4.7, nota-se que, para entender a existência ou não de
ocorrência de um curto-circuito, o relé digital processa os sinais analógicos
de tensão (fornecidos pelos TPs) e de corrente (fornecidos pelos TCs)
extraídos da subestação elétrica. Esses sinais, por sua vez, são enviados para
a etapa de condicionamento de sinais, a qual estabelece a compatibilidade
dos níveis de tensão com a placa eletrônica do relé. Uma vez condicionados,
os sinais analógicos são convertidos em sinais digitais pelo conversor
analógico-digital (CAD), o qual utiliza o processo de amostragem (aquisição
de amostras do sinal analógico), sendo esse (processo) sincronizado por um
clock de amostragem (PHADKE; THORP, 2009).
Antes do processo de amostragem, o sinal analógico é �ltrado para evitar ou
minimizar o efeito aliasing (conhecido como recobrimento de frequência).
Além disso, temos: o processador; chip responsável por executar os
algoritmos e por se comunicar com outros elementos, por exemplo, as
memórias RAM (Random-Access Memory), ROM (Read-Only Memory), PROM
(Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable Programmable Read-
Only Memory) e a própria memória de massa, bem como com as portas serial
e paralela (PHADKE; THORP, 2009).
Fonte: KamranAydinov
/ Freepik.
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Olá, estudante! Como estão os estudos? Está gostando do assunto? Espero
que sim! Agora, vamos relembrar um pouco sobre o relés de sobrecorrente de
indução e, em seguida, vamos conhecer os principais ajustes permitidos por
estes relés. Então, mãos à obra!
Relé de Sobrecorrente de Indução
Os relés de sobrecorrente de indução são constituídos de bobinas, disco de
indução, molas e contatos �xos e móveis. Considerados con�áveis e de fácil
manutenção, o seu princípio básico de operação utiliza o fenômeno da
indução eletromagnética de Faraday (lei de Faraday). Ou seja, uma bobina
eletromagnética é energizada por meio de uma corrente elétrica para abrir ou
fechar o circuito que se deseja proteger dentro de uma zona de proteção
(CAMINHA, 1977; MAMEDE FILHO, 2020).
A Figura 4.8 apresenta a estrutura básica interna de um relé eletromecânico
de indução. A estrutura é constituída de contatos móvel e �xo, eixo, disco
magnético, núcleo e bobina formando um transformador e um anel de
defasagem de tensão e de corrente elétrica (CAMINHA, 1977). Observe!
Relé de sobrecorrente digital
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Figura 4.8 – Estrutura básica interna de um relé eletromecânico de indução
Fonte: Caminha (1977, p. 32).
#PraCegoVer: a �gura mostra a estrutura básica interna de um relé
eletromagnético. Ela inclui um contato físico representado por um retângulo e um
conector em forma de bastão, um contato móvel em forma de bastão conectado
ao eixo do disco no centro, um núcleo laminado quadrado com uma bobina
enrolada e um anel de defasagem em forma de pastilha localizado entre o disco e
a região de ar do núcleo do transformador.
A Figura 4.9 mostra uma imagem real de um relé de sobrecorrente
eletromecânico de indução GE – modelo IAC. Observe a sua estrutura interna,
os seus componentes e os seus mecanismos de operação.
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Figura 4.9 – Vista externa de um relé de sobrecorrente de indução General
Electric, modelo IAC
Fonte: Mamede Filho (2020, p. 92).
#PraCegoVer: a �gura mostra a estrutura básica interna de um relé
eletromecânico de indução. O relé é representado por uma caixa retangular com
quatro encaixes em suas extremidades, que são usados para �xá-lo nos painéis
das subestações ou salas de controle. Internamente, o relé é composto por uma
unidade de proteção instantânea e uma unidade de proteção temporizada, além
de um bloco de tape de ajuste do transformador de corrente.
Olá, estudante! Vamos conhecer um pouco sobre os ajustes necessários em
um relé de sobrecorrente de indução? Isso é muito importante no projeto e no
dimensionamento de sistemas de proteção, tendo em vista a complexidade
de um SEP. Vamos lá?
Ajustes de um Relé de Sobrecorrente de Indução
Os ajustes necessários dos relés de sobrecorrente de indução devem atender
às características especí�cas do dispositivo que será protegido. Nessas
condições, mostraremos a seguir, os ajustes relativos à unidade temporizada
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de fase, unidade instantânea de fase e unidade temporizada de neutro
(MAMEDE FILHO, 2020).
Unidade Temporizada de Fase
Para realizar os ajustes da unidade temporizada de fase, torna-se necessário
satisfazer as condições (MAMEDE FILHO, 2020):
O relé não deve operar na condição de carga máxima admitida pelo
transformador, tendo em vista que o mesmo (transformador) pode ser
carregado acima de sua capacidade nominal por alguns instantes,
dependendo da sua condição inicial antes da sobrecarga. Então, é
possível selecionar a corrente de tape de acordo com a seguinte
equação:
 (6)
Onde: é a corrente de tape da unidade temporizada em ampères, é o
valor da sobrecarga admissível, o qual deve variar entre 1,2 e 1,5, é a
corrente nominal do transformador ou corrente do circuito a ser protegido em
ampères, e é a relação de transformação do transformador de corrente.
O relé deve operar conforme a curva de temporização para o múltiplo
da corrente ajustada. Ou seja, o tempo de ajuste do relé é função da
coordenação prevista. Porém, é importante manter uma diferença
mínima de 0,4 segundos entre os tempos de operação de dois relés
operando em sequência (cascata).
É importante ressaltar que, em razão da evolução tecnológica dos relés e dos
disjuntores de proteção, o tempo de coordenação foi reduzido para 0,3 s.
A escolha da curva de atuação do relé é realizada de acordo com o múltiplo
da corrente de acionamento e no tempo exigido para o disparo do disjuntor;
=Iutf
×Kf Ic
RTC
Iutf Kf
Ic
RTC
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conforme mostra a seguinte equação:
                                                      (7)
Onde: M é o múltiplo da corrente de acionamento, é a corrente máxima
admitida no circuito, a qual pode ser uma corrente de sobrecarga ou de falta
(curto-circuito), é a corrente de tape da unidade temporizada em
ampères, e RTC é a relação de transformação do transformador de corrente.
A corrente de acionamento deve ser no máximo igual à corrente
térmica do transformador. Com isso, a integridade do relé �ca
resguardada aos efeitos térmicos.
O relé deve operar para a menor corrente de falta do trecho protegido
pelo disjuntor.
Unidade Instantâneade Fase
Para realizar os ajustes da unidade instantânea de fase, torna-se necessário
satisfazer as seguintes condições:
A corrente mínima de acionamento deve ser inferior à menor corrente
simétrica de falta no trecho protegido pelo disjuntor.
A corrente mínima de acionamento deve ser superior à corrente de
magnetização do transformador. Essa corrente (magnetização) pode
ser considerada, em média, igual a oito vezes a corrente nominal do
equipamento.
É importante destacar que no ajuste da unidade instantânea do relé,
considera-se a componente contínua da corrente de curto-circuito. Esse
ajuste é realizado na parte superior dessa unidade, utilizando um parafuso de
rosca �na para alterar a intensidade do �uxo magnético no interior da bobina
de operação.
M = ImRTC×Iutf
Im
Iutf
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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Unidade Temporizada de Neutro
Para ajustar a unidade temporizada de neutro, deve-se calcular o valor do
tape por meio da equação:
 (8)
Onde: é a corrente de tape da unidade temporizada em ampères, e é o
valor da corrente de desequilíbrio do sistema. Esse valor deve �car entre 0,1 e
0,3, o qual representa a taxa máxima de desequilíbrio admitida nos
condutores fase.
Por �m, vale lembrar que é necessário considerar o nível de saturação dos
transformadores de corrente, já que pode não haver corrente elétrica de
circulação pelo relé de neutro em condições normais de operação. Na prática,
é aceitável uma variação entre 10% e 30% da corrente nominal do circuito, a
�m de se conseguir o ajuste ideal do relé de neutro (MAMEDE FILHO, 2020).
Agora, chegou o momento de conhecermos um pouco mais sobre os relés de
proteção de sobrecorrente de indução! Então, vamos ver o que o Saiba mais
está trazendo de novidade?
=Itun ×Kn IcRTC
Itun Kn
SAIBA MAIS
Os relés de indução, atuando como dispositivos
de proteção, apresentam características próprias
a �m de se ajustarem às inúmeras condições
impostas pelo sistema elétrico de proteção.
Uma dessas características diz respeito às
curvas de temporização. Nessas condições, a
partir da declividade e do tempo de operação
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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Gostou do Saiba mais? Interessante, não é? Agora, vamos realizar uma
atividade para testarmos o nosso aprendizado? Então, mãos à obra.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
2A maioria dos sistemas elétricos de potência possui relés de sobrecorrente
instalados, pois são considerados a proteção mínima exigida. Por essa
razão, os relés de sobrecorrente são amplamente utilizados na proteção de
alimentadores de média tensão, linhas de transmissão, subestações de
energia e instalações industriais. Esses relés são aplicados em sistemas que
requerem esquemas de proteção nos quais os tempos de operação são
inversamente proporcionais às correntes nominais que circulam no sistema
elétrico.
MAMEDE FILHO, J. Proteção de sistemas elétricos de potência. Rio de
Janeiro: Grupo GEN, 2020. E-book. ISBN: 9788521637219. Disponível em:
(em função da grandeza da corrente de
atuação), é possível especi�car adequadamente
o relé para o projeto de proteção pretendido.
Fonte: Elaboradopelo autor.
A S S I S T I R
14/08/2023, 09:12 E-book
https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=0MRBFWqD%2bT8Kehm2By%2f8Jw%3d%3d&l=xSyaUzXH2nkjpmnw9w8MMg%3d%3d&cd=%2fC… 33/65
https://shre.ink/lZAO. Acesso em: 25 maio 2023.
De acordo com as considerações apresentadas no texto-base, bem como
em razão dos estudos realizados, assinale a alternativa que apresenta as
principais unidades / componentes de ajustes de um relé de sobrecorrente
de indução.
a) Unidade de proteção instantânea, unidade de proteção
temporizada e uma unidade temporizada de neutro.
b) Unidade de ajuste de fase, unidade de ajuste temporizada e uma
unidade de transformador de corrente.
c) Unidade de proteção instantânea, unidade de proteção
temporizada e uma unidade temporizada de fase.
d) Unidade de proteção temporizada, unidade de proteção dinâmica
e um tape de ajuste do transformador de corrente.
e) Unidade de proteção instantânea, unidade de proteção de tape e
unidade de ajuste temporizada de corrente.
Religadores
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Olá, estudante! Está gostando dos conteúdos? São muitos dispositivos de
proteção envolvidos em um sistema de distribuição de energia elétrica, não
é? Nesta seção, vamos estudar os religadores de subestação e de
distribuição, bem como a coordenação entre eles! Vamos explorar esse tema
juntos e garantir que você obtenha o máximo de conhecimento. Vamos lá!
Conceitos e Definições
Os religadores são equipamentos automáticos de proteção que interrompem
a corrente elétrica durante a ocorrência de um evento (falta / defeito),
possuindo a capacidade de repetição em operações de abertura e
fechamento de um circuito (MAMEDE FILHO, 2020). Em outras palavras,
pode-se dizer que o religador detecta a falta, interrompe o circuito se a
sobrecorrente persistir após um intervalo de tempo e, após um intervalo de
tempo, religa automaticamente o circuito. Caso a falta persista no circuito, o
religador permanece aberto, isolando o circuito sob falta do sistema de
distribuição de energia elétrica (FRAZÃO, 2019).
Os religadores reduzem de forma signi�cativa o tempo de falta de energia em
um sistema de distribuição, tendo em vista que cerca de 84% dos eventos
(distúrbios) são transitórios (intervalos de tempo da ordem de
milissegundos). Devido à sua propriedade de religar automaticamente o
setor/circuito em falta, as concessionárias ajustam os religadores para
realizarem religações temporizadas, evitando, assim, o deslocamento dos
pro�ssionais até o local da falta. Diante disso, os religadores automáticos
são muito utilizados em redes aéreas de distribuição rural, as quais estão
presentes em áreas de vegetação que di�cultam o acesso dos pro�ssionais
(MAMEDE FILHO, 2019). Entretanto, é importante ressaltar que os religadores
não devem ser instalados em redes de distribuição de energia subterrâneas,
em instalações industriais ou mesmo em instalações que envolvam
estabelecimentos comerciais, já que normalmente as faltas têm
características permanentes (MAMEDE FILHO, 2020).
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A Figura 4.10 mostra em destaque um religador a grande volume de óleo
(GVO) (Figura 4.10a) e um religador instalado em uma subestação (Figura
4.10b). Observe!
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Figura 4.10 – Religador GVO em destaque e religador GVO instalado em uma
subestação de energia
Fonte: Mamede Filho (2019, p. 588).
#PraCegoVer: a �gura apresenta dois religadores de grande volume de óleo. Um
deles está em destaque, mostrando algumas de suas partes principais, enquanto
o outro está instalado em uma subestação de energia elétrica. O religador em
destaque possui a forma de um armário metálico apoiado por quatro pés. Ele é
composto por duas partes distintas. Na parte superior, estão conectadas as
buchas de carga e as buchas de fonte, que servem para estabelecer conexões
com outros dispositivos, seja em uma subestação ou em um sistema de
distribuição de energia. Uma das laterais apresenta uma abertura para permitir a
ventilação interna do religador, enquanto na parte frontal há um trinco de abertura
e fechamento para �ns de manutenção.Essa parte superior é conhecida como
unidade religadora. Na parte inferior do religador, encontra-se a unidade de
controle, que consiste em um conjunto de módulos eletrônicos responsáveis por
coordenar a comunicação e a coordenação do religador com os outros
componentes dos circuitos de proteção. Por outro lado, o religador instalado na
subestação possui as mesmas partes que o religador em destaque, porém, a
unidade religadora é menor e está localizada na parte superior do religador. A
unidade de controle, por sua vez, é maior e �ca no solo da subestação.
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Em tempo, é importante ressaltar que os religadores modernos estão
equipados com portas seriais que permitem a comunicação sem �o
(wireless). Através dessas portas, é possível realizar a parametrização, obter
dados e informações do sistema elétrico. Esses religadores são constituídos
por sistemas elétricos automatizados, o que permite a comunicação com o
centro de operação por meio de protocolos de rede como TCP/IP
(Transmission Control Protocol / Internet Protocol) e HTTP (Hypertext Transfer
Protocol). Além disso, eles possibilitam a localização de faltas e defeitos na
rede elétrica e o monitoramento em tempo real da qualidade de energia
(MAMEDE FILHO, 2019).
A Figura 4.11 apresenta um religador tripolar de controle digital utilizado na
proteção contra faltas em sistemas de energia elétrica. Observe os detalhes
internos!
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Figura 4.11 – Corte transversal de um religador tripolar de controle digital com
vista de suas partes internas e externas
Fonte: MAMEDE FILHO (2019, p. 602).
#PraCegoVer: a �gura apresenta um corte transversal de um religador tripolar de
controle digital, mostrando suas partes internas e externas. Na parte superior,
estão localizados os conectores de alta tensão e as buchas do circuito principal.
Também há um sensor de tensão na base do conector. Na parte interna, o
religador possui atuadores mecânicos que realizam movimentos de conexão
(circuito fechado) e movimentos de abertura do circuito ao qual o religador está
conectado. Além disso, há um indicador mecânico de posição, um disjuntor de
proteção à vácuo e um compartimento onde se encontram os componentes
eletrônicos e digitais responsáveis pela comunicação, análise e processamento
das informações relacionadas às faltas no sistema de energia elétrica. Na parte
externa, há um tanque de proteção contra choques mecânicos.
Prezado(a) estudante, compreendeu o que é um religador? Percebeu a sua
importância nas instalações de um SEP? Vamos agora conhecer um pouco
mais sobre os religadores e suas aplicações? Então, vamos lá!
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O religador é um dispositivo automatizado de manobra instalado nos
circuitos primários das redes aéreas de distribuição de energia elétrica. Sua
função é restabelecer as interrupções no fornecimento de tensão de forma
e�caz e rápida. Além disso, os religadores também são encontrados em
subestações de energia, operando em coordenação com seccionadores
automáticos ou disjuntores. Eles também são utilizados em rami�cações
estratégicas do alimentador principal, bem como para bloqueios, manobras e
manutenção de linhas aéreas.
O princípio básico de operação de um religador é a detecção automática de
uma falta, falha ou defeito na rede de energia elétrica. Quando uma
ocorrência desse tipo é identi�cada, o religador interrompe temporariamente
a corrente elétrica no circuito primário. Após um período pré-estabelecido, o
religador restabelece automaticamente a energia elétrica na rede. Ele veri�ca
se a falta ainda persiste e, caso positivo, desliga novamente. Esse processo
de desligamento e religamento é repetido até que o sistema seja totalmente
restabelecido com segurança.
Olá, estudante! Conforme você percebeu, os religadores podem ser
classi�cados quanto ao tipo de instalação! Ou seja, eles podem ser de
subestação ou de rede de distribuição de energia. Vamos conhecer um pouco
mais sobre eles? Então, vamos aos estudos!
Religadores de Subestações de Energia
Os religadores de subestações de energia são equipados com
transformadores de corrente ou sensores de corrente, sistemas de controle e
dispositivos de proteção, todos integrados em uma única unidade. Essa
integração oferece praticidade e tem levado à substituição dos disjuntores
convencionais nas subestações. Essa substituição resulta em economia de
investimentos na construção de canaletas, cabos de controle e outros
componentes do circuito (MAMEDE FILHO, 2020).
Os religadores de subestação são instalados no solo, podendo, dessa forma,
atender à proteção de alimentadores em subestações de construção
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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abrigada ou ao tempo (CARLETO, 2017; MAMEDE FILHO, 2020). De forma
geral, os religadores para subestações são classi�cados em razão do meio
extintor de arco, podendo ser dos tipos a óleo, a vácuo ou a gás SF6
(Hexa�uoreto de Enxofre).
A Figura 4.12 mostra um religador a óleo mineral instalado no solo de uma
subestação desabrigada. Observe!
Figura 4.12 – Religador GVO instalado em uma subestação de energia
Fonte: Mamede Filho (2019, p. 588).
#PraCegoVer: a �gura apresenta um religador de grande volume de óleo (GVO)
instalado em uma subestação de energia elétrica. O religador possui a forma de
um armário metálico sustentado por quatro pés conectados à base da estrutura
metálica, sendo instalado no chão da subestação. Ele é dividido em duas partes
distintas. Na parte superior, encontram-se as buchas de carga e as buchas de
fonte, que são utilizadas para conexão com outros dispositivos e barramentos da
subestação. Essas buchas fazem parte da unidade de controle, que consiste em
um conjunto de módulos eletrônicos responsáveis por coordenar a comunicação
e a coordenação do religador com os outros componentes dos circuitos de
proteção.
Thiago Arreguy
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Olá, estudante! O que achou dos estudos sobre o religador de subestação de
energia? Conseguiu assimilar os conceitos? Agora, vamos estudar os
religadores utilizados em sistemas de distribuição de energia? Então, vamos
lá!
Religadores de Sistemas de Distribuição
de Energia
Os religadores utilizados em sistemas de distribuição de energia são
instalados em postes e possuem como principal função a proteção das redes
de distribuição de energia, tanto em áreas rurais quanto urbanas (MAMEDE
FILHO, 2020).
A Figura 4.13 apresenta um religador a vácuo de controle eletrônico utilizado
em sistemas de distribuição de energia elétrica. Na Figura 4.13a, são
mostradas as partes externas do religador, enquanto na Figura 4.13b são
apresentadas as suas partes internas. Observe.
Thiago Arreguy
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Figura 4.13 – Religador a vácuo de controle eletrônico utilizado em sistemas
de distribuição de energia elétrica urbana e rural. Vista externa (a); vista interna
(b)
Fonte: Mamede Filho (2019, p. 596).
#PraCegoVer: a �gura apresenta as vistas externa e interna de um religador a
vácuo de controle eletrônico utilizado em sistemas de distribuição de energia
elétrica urbana e rural. Esse religador tem uma forma circular e geralmente é
encontrado suspenso nos postes de energia. A vista externamostra algumas
partes constituintes do religador. Na parte superior, encontramos as buchas de
alta tensão e o suporte de manobra. Na parte inferior, temos o tanque, a unidade
de controle e o cabo de conexão da unidade de controle. A vista interna mostra
os módulos da unidade de controle, que é um painel removível com uma tampa.
No interior, podemos encontrar dispositivos como chave de bloqueio de
religamento, chave de comando, lâmpadas sinalizadoras, temporizadores, seletor
de aberturas instantâneas, contador de religamento, indicador luminoso de
operação e outros dispositivos.
É importante destacar que os religadores de distribuição são projetados
especi�camente para sistemas de distribuição de energia, sendo utilizados
para interromper correntes de falta (transitórios na linha de energia) em redes
Thiago Arreguy
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aéreas. No entanto, alguns religadores usados em subestações podem ser
adaptados para proteger sistemas de distribuição, desde que passem por
ajustes técnicos e operacionais para atender aos requisitos necessários
(MAMEDE FILHO, 2020).
Existem alguns critérios para a instalação de religadores automáticos nos
diferentes pontos das redes aéreas de distribuição. São eles:
A Figura 4.14 mostra um religador de rede de energia instalado em um poste
de concreto armado (MAMEDE FILHO, 2020). Observe!
Em alguns pontos de circuitos longos (linhas áreas extensas)
onde as correntes de falta não sejam su�cientemente
elevadas para disparar o dispositivo de projeção.
 
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Figura 4.14 – Religador de distribuição de energia elétrica instalado em um
poste
Fonte: Mamede Filho (2019, p. 597).
#PraCegoVer: a �gura apresenta um religador de distribuição de energia elétrica
retangular, instalado em um poste. O religador é do tipo à vácuo de controle
eletrônico e está �xado ao poste por presilhas. Possui uma forma circular e é
composto por várias partes. Na parte superior, encontram-se as buchas de alta
tensão, que estão conectadas às chaves fusíveis. Essas chaves estão instaladas
em cruzetas, as quais estão �xadas ao poste por meio de parafusos e porcas.
Acima dessas cruzetas, há outras cruzetas com chaves seccionadoras, que estão
conectadas à linha de distribuição primária de energia elétrica.
Olá, estudante! Gostou dos estudos realizados sobre o religador de
distribuição? Entendeu as diferenças entre o religador de subestação de
energia e o próprio religador de distribuição? Espero que sim!
Coordenação entre Religadores de
Subestações e Religadores de Sistemas
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de Distribuição de Energia
A coordenação entre os dispositivos de proteção é de suma importância para
garantir a seletividade e a qualidade no fornecimento de energia elétrica em
um sistema de potência. Para que haja coordenação entre os religadores das
subestações de energia e os religadores de distribuição, é necessário
considerar alguns critérios, tais como (MAMEDE FILHO, 2020, p. 431):
O religador de distribuição deve estar instalado a jusante do
religador da subestação.
O religador da subestação pode ser ajustado para atuar com uma
operação rápida e três operações lentas.
A corrente de ajuste da unidade temporizada de fase do religador de
distribuição deve ser inferior à corrente de atuação da unidade
temporizada de fase do religador de subestação.
A corrente de ajuste da unidade instantânea de fase do religador de
subestação deve ser superior à corrente de curto-circuito
assimétrica trifásica no ponto de instalação do religador de
distribuição, entre outros critérios importantes.
Olá, estudante! O que achou dos estudos realizados sobre os religadores?
Espero que tenha assimilado os conceitos! Agora, vamos re�etir um pouco
sobre a importância da coordenação entre os religadores? Então, vamos lá!
REFLITA
Olá, estudante! Imagine se não existisse
coordenação entre as atuações dos diversos
equipamentos de proteção instalados em um
sistema de distribuição de energia elétrica?
Como seria a questão operacional? A resposta é
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Agora, chegou o momento de realizarmos uma atividade prática! Vamos
analisar a importância de seguir alguns critérios práticos de instalação dos
religadores automáticos! Então, mãos à obra!
praticar
Vamos Praticar
De acordo com os nossos estudos, aprendemos que os religadores
automáticos são equipamentos de proteção que atuam durante a
ocorrência de uma falta, podendo repetir o processo operacional (abertura
e fechamento) até eliminar o evento indesejado (transitório devido a uma
falta, por exemplo). No entanto, para que o religador apresente e�cácia na
operação, torna-se necessário seguir alguns critérios.
Diante do exposto, você, engenheiro(a) eletricista responsável pela
manutenção de um determinado trecho de um sistema de distribuição de
simples! Não seria possível manter a
continuidade e a qualidade no fornecimento de
energia. Nessas condições, podemos dizer que,
uma proteção coordenada proporciona o
restabelecimento automático do sistema para
faltas e transitórios, mantendo, sobretudo, a
seletividade dos equipamentos de proteção e a
estabilidade do sistema elétrico.
Fonte: Elaborado pelo autor.
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energia elétrica, precisa instalar um religador automático. Diante disso,
apresente, de forma resumida, quais são os critérios que você deverá seguir
para atender às exigências técnicas e operacionais do referido religador?
Continuando nossos estudos, vamos conhecer um pouco sobre os
seccionadores automáticos? Então, vamos lá!
Os seccionalizadores automáticos, também conhecidos como seccionadores
automáticos ou chaves seccionadoras, são equipamentos utilizados em
redes aéreas trifásicas de distribuição urbana e rural, tendo como princípio
básico seccionar um determinado trecho do alimentador na ocorrência de
uma falta a jusante de sua instalação. No entanto, a interrupção da referida
Seccionalizadores
Automáticos
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falta é realizada por um dispositivo de retaguarda, o qual pode ser um relé de
proteção (digital ou eletrônico, por exemplo) (MAMEDE FILHO, 2019).
A Figura 4.15 apresenta um seccionador automático de controle eletrônico
trifásico de 200 A utilizado em estrutura de poste simples de concreto
armado. Con�ra!
Figura 4.15 – Seccionador automático de controle eletrônico trifásico de 200 A
Fonte: Mamede Filho (2019, p. 623).
#PraCegoVer: a �gura apresenta um seccionador automático de controle
trifásico de 200 A. O religador tem a forma de uma caixa metálica quadrada de
médio porte. Conectado ao seu lado por uma haste retangular de ferro, encontra-
se a caixa de controle eletrônico. Na parte superior estão localizadas as buchas
de alta tensão e o mecanismo de manobra. Na parte inferior, bem abaixo do
mecanismo de manobra, está localizado o suporte para �xação do seccionador.
Analisando a Figura 4.15, observa-se que o seccionador contempla duas
unidades básicas distintas: unidade seccionadora e unidade de controle. A
unidade seccionadora possui uma tampa para manter a unidade de
seccionamento hermeticamente fechada, seis buchas de porcelanavitri�cada (sendo que três são referentes aos três transformadores de
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corrente que alimentam o circuito eletrônico e o circuito de disparo), três
transformadores de corrente (os quais são instalados um em cada fase), um
transformador de potencial (que permite a alimentação do sistema
eletrônico, o carregamento da bateria e o fornecimento de tensão ao
dispositivo de manobra) e um tanque (reservatório contendo óleo mineral).
Por outro lado, a unidade de controle compreende um circuito estático de
contagem (o qual integra um temporizador para acompanhar as ocorrências
dos eventos e registar em sua memória), um circuito de disparo (para atuar
no momento de uma falta) um restritor de corrente de magnetização
(dispositivo empregado nos seccionadores para permitir sua utilização em
alimentadores em que as correntes de magnetização assumem valores muito
elevados), um restritor de corrente (que elimina a tensão gerada nos
terminais do seccionador devido a uma falta) e um restritor de corrente de
fase e de terra (que elimina a corrente de falta fase-terra para não dani�car o
seccionador e seus componentes eletrônicos) (MAMEDE FILHO, 2019).
Os seccionadores são instalados em série com a carga e após o religador ou
disjuntor com relé de religamento. Eles são constituídos por um dispositivo
que mede o valor da corrente que percorre o circuito. Este dispositivo pode
ser um sensor de sobrecorrente, o qual possui um mecanismo de contagem
das operações/desligamentos realizados pelo equipamento de retaguarda,
que pode ser um religador. Se esse valor for superior ao valor ajustado da
corrente de acionamento, o seccionador �ca predisposto a operar, enquanto
outro dispositivo a montante (religador ou disjuntor com relé de religamento)
inicia a operação e a contagem do número de desligamentos a serem
efetuados. Quando o mecanismo de contagem do seccionador registrar o
número de operações efetuadas pelo equipamento de retaguarda igual ao
valor ajustado, o seccionador atua, abrindo seus contatos, interrompendo o
circuito a jusante e permanecendo travado. Dessa forma, o religador pode
restabelecer a parte do circuito não afetada pelo defeito (MAMEDE FILHO,
2019).
Como exemplo de atuação de um seccionador, vamos analisar a Figura 4.16,
a seguir.
Thiago Arreguy
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Figura 4.16 – Esquema simpli�cado de um sistema de distribuição de energia
elétrica
Fonte: Mamede Filho (2019, p. 619).
#PraCegoVer: a �gura apresenta um esquema simpli�cado de um sistema de
distribuição de energia elétrica. Da esquerda para a direita, temos uma linha
vertical sólida na cor cinza representando o barramento de uma subestação de
energia de 69 kV e 13,8 kV. A partir do ponto médio dessa linha vertical sólida, há
uma linha horizontal onde estão instalados um religador, um seccionador, oito
transformadores de distribuição e a rede secundária de energia elétrica,
representada por uma pequena linha sólida escura. Nessa linha horizontal,
também são indicadas duas faltas, A e B, localizadas em pontos distintos no �nal
da linha. Os transformadores são representados por dois círculos sobrepostos,
um na cor lilás e o outro na cor branca. Há oito transformadores distribuídos ao
longo dessa linha horizontal sólida. O religador está instalado logo na saída do
barramento da subestação de 69 kV, representado por um quadrado lilás com a
letra "R" maiúscula em seu interior. O seccionador, representado por um quadrado
lilás com a letra "S" maiúscula em seu interior, também está instalado na linha
vertical sólida, mas no �nal, entre as duas faltas representadas pelas letras A
maiúscula e B maiúscula. As respectivas faltas são representadas por dois
pontos escuros e dois traços em forma de zigue-zague, como se fossem raios.
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Observe na Figura 4.16 que, para uma falta no ponto B, a corrente que
percorre o sensor do seccionador S é a mesma que atravessa o religador R
na retaguarda. O sensor do seccionador S registra o valor dessa corrente de
defeito e compara com o valor da corrente ajustada que, se igual ou superior
àquela, resulta na predisposição do seccionador para atuar após certo
número de operações do religador R. No entanto, se o defeito for localizado
no ponto A, a corrente resultante apenas sensibilizará o religador R, que
atuará certo número de vezes, conforme o ajuste da sua programação. Como
essa corrente não foi percebida pelo seccionador S, o equipamento não será
afetado pelo religamento do religador R (MAMEDE FILHO, 2019).
Vale ressaltar que o seccionador não precisa ter uma capacidade de
interrupção compatível com o nível de curto-circuito (falta), pois sua função é
apenas seccionar uma parte do alimentador afetada pela falta. Na prática, um
seccionador pode ser do tipo óleo, SF6 ou vácuo. Um exemplo são os
seccionadores automáticos a SF6, que podem ser encontrados em duas
formas diferentes. Na primeira forma, o gás hexa�uoreto de enxofre SF6 é
usado apenas como meio isolante e refrigerante do equipamento, enquanto a
câmara de extinção do arco pode conter outro meio extintor. Na segunda
forma, tanto a câmara de extinção quanto o meio isolante funcionam com o
gás SF6 (MAMEDE FILHO, 2019).
Uma das principais vantagens dos seccionadores automáticos é que eles são
equipados com um dispositivo de operação em forma de olhal, o que permite
que sejam abertos e fechados a qualquer momento usando uma vara isolante
de manobra. Além disso, eles podem substituir chaves fusíveis unipolares,
especialmente em trechos de circuitos com alta demanda de carga, como
distritos industriais ou cargas especiais. Isso traz várias vantagens, tais
como: possibilita a coordenação com os religadores instalados
anteriormente, elimina a operação monopolar para curtos-circuitos fase-terra,
reduz erros de coordenação entre religadores e elos fusíveis, e elimina a
necessidade de uso e substituição dos elos fusíveis, resultando em redução
dos custos de manutenção (MAMEDE FILHO, 2019).
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
Thiago Arreguy
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Olá, estudante! Gostou do conteúdo estudado? Percebeu a sua importância
no âmbito dos equipamentos de proteção utilizados nos sistemas de
distribuição de energia elétrica? Espero que sim!
O infográ�co estático a seguir vai apresentar algumas das principais
informações existentes em uma placa de identi�cação de um seccionador.
Vamos juntos conferir?
14/08/2023, 09:12 E-book
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#PraCegoVer: há um infográ�co estático, em que vemos um círculo maior ao
centro, rodeado por oito círculos menores. O círculo maior, central, apresenta o
título do infográ�co: “Placa de identi�cação de um seccionador automático”.
Acima, em sentido horário, o primeiro círculo menor, com a borda na cor roxa,
apresenta o seguinte texto: “Marca: refere-se à marca do fabricante do
seccionador”; o segundo círculo, com a borda magenta, apresenta o texto: “Tipo
ou modelo: refere-se ao seu modelo, como por exemplo: eletrônico”; o terceiro
círculo menor, com a borda rosa, apresenta o texto: “Tensão nominal: é a tensão
elétrica operacional do seccionador”; o quarto círculo, com a borda na cor roxa,
apresenta o texto: “Tensão máxima: é a tensão máxima permissível do
seccionador”; o quinto círculo, com a borda magenta, apresenta o texto:
“Frequência: frequência elétrica de operação do seccionador”; o sexto círculo,
coma borda rosa, apresenta o texto: “Corrente nominal em regime permanente:
corrente elétrica de operação do seccionador sem a presença de uma falta”; o
sétimo círculo, com a borda na cor roxa, apresenta o texto: “Corrente de curta
duração: corrente mínima operacional permitida para a atuação do seccionador”;
e o oitavo e último círculo, com a borda na cor magenta, apresenta o texto:
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“Tensão suportável de impulso: pico máximo de tensão que o seccionador
suporta na ocorrência de um transitório de corrente (corrente de curto-circuito)”.
Prezado(a) estudante, chegou o momento de realizarmos mais uma atividade
prática. Essa atividade está relacionada à coordenação entre os religadores e
aos seccionadores automáticos – assunto de suma importância para ampliar
competências pro�ssionais. Então, mãos à obra!
praticar
Vamos Praticar
Os seccionadores automáticos são dispositivos de proteção amplamente
utilizados em redes de distribuição de energia elétrica aéreas. Sua principal
função é seccionar ou isolar um trecho especí�co do alimentador, o que os
torna essenciais em projetos de sistemas elétricos de potência. Esses
dispositivos desempenham um papel crucial na interrupção de faltas que
afetam seções especí�cas das redes de energia.
De acordo com o exposto, faça uma análise de como um seccionador
automático poderia ser instalado em um sistema de energia atuando de
forma correta para �ns de auxílio em sua proteção.
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Material
Complementar
L I V R O
Sistemas elétricos de potência
Autor: Ned Mohan
Editora: Grupo Gen
Capítulos: 13 e 14
Ano: 2016
ISBN: 9788521632801
Comentário: o livro aborda com propriedade vários
capítulos relacionados à estabilidade de energia, faltas,
coordenação de isolamento, sistemas de distribuição,
qualidade de energia elétrica e dispositivos de proteção
utilizados nos Sistemas Elétricos de Potência. Além disso,
ele oferece materiais suplementares, como arquivos de
programas dos exemplos do livro-texto, manual de
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soluções e apresentações em PowerPoint. Vale a pena
conferir! O livro está disponível na Minha Biblioteca.
W E B
Proteção em subestações Pextron 7104
Ano: 2019
Comentário: nesse vídeo, os autores mostram na prática
como são realizados o dimensionamento, os ajustes e a
utilização de um relé de proteção para uma subestação de
energia elétrica. Além disso, apresentam todas as
conexões e os resultados práticos analisados com base
nas curvas de respostas dos relés. Vale a pena conferir!
ACESSAR
https://www.youtube.com/watch?v=XCb38SYdgVQ
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Conclusão
Estudante, de acordo com os estudos realizados, observa-se que as chaves
fusíveis unipolares são consideradas um dos principais dispositivos de proteção
nos sistemas de distribuição de energia elétrica. Elas podem ser utilizadas tanto
para a proteção quanto para manobras e manutenção. Por outro lado, os relés de
sobrecorrente atuam quando a corrente de falta do sistema de energia excede um
valor permitido, protegendo o alimentador e outros dispositivos em sua zona de
proteção. Os religadores de distribuição, por sua vez, são instalados em postes e
têm a função de proteger redes de distribuição de energia. Quanto aos
seccionadores automáticos, são equipamentos empregados em redes aéreas
trifásicas de distribuição urbana e rural para realizar o seccionamento de um
trecho especí�co do alimentador em caso de falta.
Referên
cias
CAMINHA, A. C. Introdução à
proteção dos sistemas
elétricos. São Paulo: Blücher,
1977. E-book. ISBN:
9788521217589. Disponível
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