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PÓS-GRADUAÇÃO
Sistemas Elétricos
PÓS-GRADUAÇÃO
Relés nos sistemas de 
potência
Bloco 1
Heverton Bacca Sanches
Objetivos
• O uso dos relés para proteção dos sistemas 
elétricos de potência.
• Os relés secundários digitais.
• As curvas de temporização dos relés.
• Norma ANSI (American National Standards 
Institute) aplicadas aos relés.
• Fontes de tensão auxiliares para operação dos 
relés.
Uso de relés para proteção
Os relés permitem a separação galvânica entre diferentes 
circuitos elétricos na ocorrência de falhas como:
• Sobrecargas.
• Correntes irregulares: proteção de sobrecorrente de fase e 
neutro e proteção de sobrecorrente instantânea e 
temporizada.
• Outros problemas nas instalações elétricas: falhas no 
disjuntor.
Cinco requisitos principais para a 
aplicação do relé
Fonte: Prompilove/iStock.com.
• Confiabilidade.
• Seletividade.
• Velocidade de operação.
• Simplicidade.
• Economia.
Figura 1 – Subestação e seus 
componentes de operação
Classificação dos relés
Fonte: Shinyfamily/iStock.com.
• Relés de tensão.
• Relés de corrente.
• Relés de frequência.
• Relés direcionais.
• Relé de impedância.
Figura 2 – Operador observando a interface 
de indicação e operação de um relé digital
Os relés podem ser classificados pelas 
grandezas elétricas que medem:
Algumas funções operacionais dos relés
• Proteção diferencial trifásica.
• Proteção de sobrecorrente de neutro.
• Proteção de tempo definido.
• Proteção de sobrecarga térmica.
• Compensação de tapes e grupo de conexão do 
transformador.
• Restrição por harmônica, corrente de magnetização, 
contra saturação dos transformadores de corrente.
Relés digitais
Esses relés oferecem:
• Maior velocidade de operação.
• Sensibilidade mais apurada aos sinais 
analógicos de medida.
• Interface mais amigável com o usuário.
• Possibilidade de acesso remoto.
• Armazenamento das informações.
• Dentre outras funções.
Principais características dos relés digitais
• Interface de comunicação serial com outros 
dispositivos e sistemas computacionais e 
supervisórios.
• Diagnóstico de falha devido o armazenamento de 
informações de eventos no sistema elétrico.
• Sistemas de autossupervisão altamente confiável.
• Possibilidade de definição de senhas de operação 
para usuários.
Curvas de temporização dos relés digitais
Fonte: Mamede (2011).
• Relés de tempo curto.
• Relés de tempo.
• Relés de tempo 
moderadamente.
• Relés de tempo inverso 
ou muito inverso.
Figura 3 – Curvas de acionamento dos relés.
São curvas de tempo em relação a corrente 
que permitem especificar o relé para o 
esquema de proteção desejado.
Norma ANSI (American National
Standards Institute)
Fonte: adaptado de Mamede (2011).
A norma ANSI caracteriza 
os relés de acordo com 
sua função de proteção e 
ação a partir de um 
código numérico.
Quadro 1 – Código ANSI e função do relé
Código Função do relé
21 Relé de distância.
25 Dispositivo de sincronização.
27 Relé de subtensão.
30 Relé anunciador.
32 Relé direcional de potência.
38 Dispositivo de proteção de mancal.
43 Dispositivo de transferência manual.
47 Relé de sequência de fase.
49 Relé térmico para máquina ou transformador.
50 Relé de sobrecorrente instantâneo.
51 Relé de sobrecorrente temporizado.
59 Relé de sobretensão.
63 Relé de pressão de nível ou e fluxo de líquido ou gás.
64 Relé de proteção de terra.
67 Relé direcional de sobrecorrente em corrente alternada.
68 Relé de bloqueio.
79 Relé de religamento em corrente alternada.
81 Relé de frequência.
86 Relé de bloqueio de segurança.
87 Relé de proteção diferencial.
Fontes de tensão auxiliares
Fonte: tongpatong/iStock.com.
Fontes de tensão em corrente 
contínua (CC) e em corrente 
alternada (CA) são usadas 
para garantir a operação das 
funções de proteção dos relés 
das subestações.
Figura 4 – Fonte de tensão 
auxiliar por banco de baterias
PÓS-GRADUAÇÃO
Transformadores de medida
Bloco 2
Heverton Bacca Sanches
O que são os transformadores de medida?
Fonte: elaborada pela autora.
• TCs – Transformadores 
de corrente.
• TPs – Transformadores 
de potencial.
Figura 5 – Diagrama elétrico com TC e TP 
ligados a um relé de proteção
São dispositivos que permitem a medição 
dos valores de correntes e tensões dos 
circuitos elétricos, podendo ser:
Transformador de corrente
Fonte: Prompilove/iStock.com.
Por um efeito de conversão 
eletromagnética os TCs permitem a 
medição das correntes elétricas 
segundo uma relação de 
transformação entre seus 
enrolamentos primário e secundário.
Figura 6 – Detalhes dos 
transformadores de corrente (TCs)
TCs
Tipos de TCs
• Tipo barra.
• Tipo enrolado.
• Tipo janela.
• Tipo bucha.
• Tipo núcleo dividido.
• Com vários enrolamentos primários, núcleos 
secundários, enrolamentos secundários.
• Tipo derivação no secundário.
Transformador de potencial
Os transformadores de potencial possuem um 
enrolamento primário com várias espiras e um 
enrolamento secundário onde se consegue a tensão 
desejada, normalmente 115V. Podem ser do tipo 
indutivo ou capacitivo.
TPs indutivos
Os indutivos são construídos segundo três grupos 
de ligação:
• Grupo 1 – até 34,5 kV.
• Grupo 2 – Para ligação entre fase e neutro de 
sistemas diretamente aterrados.
• Grupo 3 – Onde a eficácia do aterramento não 
é garantida.
TCs capacitivos
Os capacitivos são compostos de dois conjuntos de 
capacitores que funcionam como divisores de tensão 
para permitir a comunicação de dados e voz pelo 
sistema carrier.
Normalmente, são usados em sistemas elétricos com 
tensões iguais ou maiores do que 69 kV.
Representação esquemática do TP capacitivo
Fonte: Mamede Filho (2011).
Figura 7 – Detalhe dos componentes do 
transformador de potencial (TP) capacitivo
PÓS-GRADUAÇÃO
Teoria em Prática
Bloco 3
Heverton Bacca Sanches
A principal carga elétrica nas industrias
Fonte: Hramovnick/iStock.com.
Os motores elétricos são as 
principais cargas nas indústrias. 
Em algumas aplicações de alta 
potência é necessário utilizar 
motores em média tensão.
Figura 8 – Aplicação de motores 
elétricos em uma indústria
Ajuste do relé de proteção
Qual deve ser o ajuste das unidades de sobrecorrente
de fase e neutro e das unidades instantâneas de fase e 
neutro do relé UPR 1439 da Pextron, considerando o 
tempo mínimo de atuação de 0,50 segundos do relés 
para corrente de falha e efeito de coordenação, de um 
motor de 1000 cv/2,2 kV tem uma tensão de 12.320 V, 
com tempo de partida de 4 segundos? O relé usará o 
transformador de potencial utilizado nessa aplicação é 
o RTP de 13.800–115 V:120.
Diagrama unifilar da aplicação
Fonte: Mamede (2011)
Figura 9 – Diagrama unifilar com 
transformador, relé e motor elétrico
Corrente nominal do transformador
Onde:
𝐼𝑡𝑟 - corrente nominal do 
transformador.
𝐼𝑚𝑎 - corrente de máxima 
presumida do sistema.
𝐼𝑡𝑟 = 𝐼𝑚𝑎 =
1.500
3 × 2,2
= 393,6 𝐴
Definição da relação de 
transformação de corrente
Onde:
𝐼𝑡𝑐 - corrente nominal do 
transformador de corrente.
Assim, a relação de 
transformação é RTC:600-
5:120
𝐼𝑡𝑐 ≥
10.500
20
≥ 525 𝐴
O ajuste das unidades de sobrecorrente de fase
A corrente de ajuste, 𝐼𝑎, deve considerar que o relé 
opere fora da carga máxima presumida:
𝐼𝑎 =
𝐾 × 𝐼𝑚𝑎
𝑅𝑇𝐶
=
1,2 × 393,6
120
= 3,93 𝐴
Lembrando que K = 1,2 foi 
definido como a sobrecarga 
máxima admitida para o 
transformador, ou seja, 20%.
Dados do fabricante para o relé UPR 
1439 da Pextron
Corrente nominal do relé: 𝐼𝑛 = 5 𝐴.
Faixa de ajuste de corrente: 1,0 a 16 A.
Portanto, a corrente a ser ajustada na 
unidade temporizada de fase, 𝐼𝑎𝑡 =
3,9 𝐴.
Assim, a corrente de acionamento 
será:
𝐼𝑎𝑐𝑝 = 𝑅𝑇𝐶 × 𝐼𝑎 = 120 × 3,93
= 471,6 𝐴
Atuação do relé na partida do motor
Considerando que os motores no Brasil são de alto 
rendimento, ƞ = 0,98 e o fator de potência, 𝐹𝑝 = 0,96.
Além da relação da correntede partida pela corrente 
nominal do motor ser: 
𝐼𝑝
𝐼𝑛
= 7,6.
𝐼𝑝 = 𝐼𝑚𝑎 =
7,6 × 𝐼𝑛𝑚
𝑅𝑇𝐶
=
7,6 × 205,3
120
= 13,0 𝐴
Todos são dados do fabricante do motor.
Assim, a corrente do transformador de 
corrente em relação ao motor será:
Tempo de atuação do relé na partida do motor (𝑇_𝑚𝑠)
Como temos um sistema que alimenta uma indústria, você utilizará a curva de 
temporização muito inversa, 𝑇𝑚𝑖, que deve ser maior que o tempo de partida 
do motor de 4 segundos, ou seja, 5 segundos. 
𝑇𝑚𝑖 =
120
𝐼𝑚𝑎
𝐼𝑎𝑐
− 1
× 𝑇𝑚𝑠 → 𝑇𝑚𝑠 =
5 ×
7,6 × 205,3
471,6
− 1
120
= 0,096 → 𝑇𝑚𝑠 = 0,10
PÓS-GRADUAÇÃO
Dica do Professor
Bloco 4
Heverton Bacca Sanches
Onde encontrar informação?
O EEP (Electrical Engineering Portal) tem uma série de 
artigos técnicos, literatura, ferramentas e softwares que 
podem ser aproveitados para o desenvolvimento do 
conhecimento sobre os sistemas de distribuição 
elétrica, bem como seus dispositivos de proteção.
Onde encontrar informação?
Fonte: <https://electrical-engineering-portal.com/>. 
Acesso em: 6 jun. 2019.
Em Relay Guides, no EEP, você encontrará uma série de 
informações detalhadas sobre os relés, sua aplicações, 
simbologias, dentre outras informações.
https://electrical-engineering-portal.com/
Referências
EPP. Electrical Engineering Portal. Disponível em: 
<https://electrical-engineering-portal.com/>. Acesso 
em: 27 abr. 2019.
MAMEDE FILHO, João. Instalações elétricas industriais. 
7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.
MAMEDE FILHO, João; MAMEDE, Daniel R. Proteção de 
sistemas elétricos de potência. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 
2011.
https://electrical-engineering-portal.com/