Aula_4_Rel_Proteo_Tpicos_20230929185042

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Tópicos Especiais em 
Sistemas de Energia 
Elétrica
Relé de Proteção de Sistemas 
Elétricos
1Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
2Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Introdução
• Os relés são os elementos mais importantes do sistema de proteção, vigiando 
diuturnamente as condições de operação do sistema elétrico; 
• O relé é um dispositivo sensor que comanda a abertura do disjuntor quando surgem, 
no sistema protegido, condições anormais de funcionamento. 
• Eles devem analisar e avaliar uma variedade grande de parâmetros (corrente, 
tensão, potência, impedância, ângulo de fase) para estabelecer qual ação corretiva é 
necessário. 
• Os parâmetros mais adequados para detectar a ocorrência de faltas são as tensões e 
as correntes nos terminais dos equipamentos protegidos; 
• O relé deve processar os sinais, determinar a existência de uma anormalidade e 
então iniciar alguma ação de sinalização (alarme), bloqueio ou abertura de um 
disjuntor, de modo a isolar o equipamento ou parte do sistema afetada pela falha; 
• Havendo por exemplo um curto-circuito, a corrente de curto sensibiliza o relé. 
• Este opera enviando um sinal para a abertura do disjuntor. 
• Com a abertura, o trecho defeituoso é desconectado do sistema. 
• O sistema continua a operar, porém, desfalcado do trecho defeituoso; 
• As funções primordiais dos relés são: 
• identificar os defeitos; 
• localizá-los o mais exato possível; 
• alertar a quem opera o sistema; 
• enviar um sinal para abertura de disjuntores se for o caso. 
3Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Funções Principais
Características funcionais dos relés de proteção 
• Para que o relé de proteção desempenhe a contento as suas funções alguns requisitos são 
necessários: confiabilidade, seletividade dos relés e zonas de proteção e velocidade.
a) Confiabilidade, fidedignidade e segurança. 
• É o grau de certeza da atuação correta de um dispositivo para a qual ele foi projetado. 
• Os relés de proteção, diferentes de outros dispositivos, tem duas alternativas de 
desempenho indesejado: 
• Recusa de atuação: não atuam quando deveriam; 
• Atuação incorreta: atuam quando não deveriam. 
• Estas duas situações levam a dentições complementares: fidedignidade e segurança: 
• A fidedignidade é a medida da certeza de que o relé irá operar corretamente para 
todos os tipos de faltas para os quais ele foi projetado para operar; 
• A segurança é a medida da certeza de que o relé não irá operar incorretamente para 
qualquer falta. 
4Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• Na atuação correta, esta falta deve ser sanada através das aberturas dos disjuntores nos 
terminais A e B.
• Se o sistema de proteção em A não operar (recusa de atuação), haverá o 
comprometimento da confiabilidade através da perda da fidedignidade. 
• Se a mesma falta, for sanada pela operação do sistema de proteção no terminal C, antes da 
atuação do sistema de proteção em A, haverá o comprometimento da confiabilidade 
através da perda da segurança. 
5Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Características funcionais dos relés de proteção 
b) Seletividade dos relés e zonas de proteção. 
• A segurança dos relés, é o requisito que eles não irão operar para faltas para os 
quais eles não foram designados para operar, e definida em termos das regiões de 
um sistema de potência - chamadas zonas de proteção - para as quais um dado relé 
ou sistema de proteção e responsável; 
• O relé será considerado seguro se ele responder somente as faltas dentro da sua 
zona de proteção. 
6Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Características funcionais dos relés de proteção 
c) Velocidade. 
• É geralmente desejável remover a parte atingida pela falta do restante do sistema de 
potência tão rapidamente quanto possível para limitar os danos causados pela corrente de 
curto-circuito; 
• Porém, existem situações em que uma temporização intencional é necessária. 
• Apesar do tempo de operação dos relés frequentemente variar numa faixa bastante larga, 
a velocidade dos relés pode ser classificada dentro das categorias a seguir: 
1. Instantâneo: Nenhuma temporização intencional e introduzida no relé. O tempo inerente 
fica na faixa de 17 a 100 ms; 
2. Temporizado: Uma temporização intencional e introduzida no relé, entre o tempo de 
decisão do relé e o início da ação de desligamento; 
3. Alta-velocidade: Um relé que opera em menos de 50 ms (3 ciclos na base de 60 Hz); 
4. Ultra alta-velocidade: Uma temporização inferior a 4 ms. 
7Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Características funcionais dos relés de proteção 
8Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Características funcionais dos relés de proteção 
Tipos construtivos de relés de proteção 
• De maneira geral os relés são classificados da seguinte forma quanto ao seu 
aspecto construtivo: 
• Relés eletromecânicos;
• Relés eletrônicos ou estáticos;
• Relés digitais;
• Relés digitais numéricos;
9Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Relé Eletromecânico 
• Um relé eletromecânico é um comutador elétrico que normalmente é operado usando o 
eletromagnetismo para operar um mecanismo de comutação mecânica. 
• Um relé elétrico é um comutador elétrico operado eletromagneticamente - um comutador 
eletromecânico;
• Os pioneiros na proteção; 
• Maior quantidade no Sistema Elétrico; 
• Movimentos mecânicos devido a campos elétricos e magnéticos; 
• Quanto ao funcionamento: 
• No caso do relé eletromecânico, a comutação é realizada alimentando-se a bobina do 
mesmo. 
• Quando uma corrente originada no primeiro circuito passa pela bobina, um campo 
eletromagnético é gerado, acionando o relé e possibilitando o funcionamento do 
segundo circuito.
10Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
11Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Relé Eletromecânico 
12Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Relé Eletromecânico 
Relé Eletrônicos
• Sugiram no meado da década de 60; 
• Denominados relés de estado sólido ou estáticos; 
• Consistem em circuitos transistorizados que desempenham funções lógicas e de 
temporização; 
• Quando um relé é composto de um sistema eletrônico ele é conhecido como relé 
eletrônico e opera na proteção do circuito de potência contra sobrecarga, bloqueando a 
passagem de corrente, caso ela ultrapasse um determinado valor.
• Os relés eletrônicos também podem ser usados para identificar defeitos, sinalizações, 
disparar alarmes, abrir disjuntores e também usados para proteção de falta de tensão ou 
falta de fase, já que consequentemente haverá um aumento na corrente nesses casos.
• Uma das propriedades básicas do relé eletrônico é a sua composição mista: 
eletromecânico e eletrônico. 
• Com isso o relé eletrônico consegue ser ativado com uma baixa corrente elétrica e assim 
controlar circuitos com uma maior corrente a partir de dispositivos eletrônicos, como por 
exemplo transistores e circuitos integrados.
13Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Funcionamento do relé eletrônico
• O relé eletrônico é constituído basicamente por uma bobina, um circuito magnético 
e contatos. 
• A bobina possui fio de cobre esmaltado, onde a sua temperatura pode variar 
entre 110 ° e 150 °, enquanto a sua potência pode variar ente 0,5 W e 2 W, podendo 
chegar a 6 W nos modelos de relés de potência.
• A bonina elétrica é capaz de gerar um campo magnético que aciona o circuito 
magnético. 
• Este circuito magnético do relé eletrônico é acionado por circuitos eletrônicos, esses 
circuitos são ativados pelas corrente elétrica e assim a bobina é energizada.
14Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• Vantagens básicas com relação a relés eletromecânicos: 
• Alta velocidade de operação: 
• Carga consideravelmente menor para transformadores de instrumentos; 
• Menor manutenção; 
15Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Relé EletrônicosRelés Digitais
• Os relés digitais assemelham-se aos computadores pelo ponto 
de vista do processamento das informações, visto que possuem 
microprocessadores, memórias e a capacidade de executar 
programas. 
• São compostos por componentes que contam com os recursos 
de comunicação, podendo ser utilizado em rede ou isolados.
• Os relés digitais são totalmente numéricos, binários; 
• Um microprocessador converte as amostras para medidas úteis 
para o relé. 
• Estas medidas, combinadas com sinais de entrada e valores de 
limitantes, geram sinais de saída, sinais de controle e 
informações de operação.
16Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Diagrama com 
os principais 
blocos de 
funções de um 
relé digital
17Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Principais Recursos Relé Digital
• Medição: Possibilidade de utilizá-lo como medidor, pode exportar os dados para os 
sistemas supervisórios e para os demais equipamentos da subestação.
– Os sinais de tensão e corrente são tratados e com isso são disponibilizadas as potências, 
frequência e o fator de potência;
• Proteção: São encontradas diversas funções de proteção em um mesmo dispositivo. 
– Diferencial, distância, sobrecorrente, sobretensão, subtensão, oscilação de potência, etc. 
– Podem ser habilitadas para trabalharem em paralelo, fornecendo ao equipamento 
protegido total segurança;
• Localização de faltas: Através de algoritmos específicos, calculam pontos de falta (ex relé de 
distância 21) e entregam com precisão os resultados, o que facilita as equipes de 
manutenção no restabelecimento do sistema;
• Auto-monitoramento: Possuem recursos de auto-diagnóstico para identificar problemas de 
hardware, erros de firmware, ou ainda algum outro impedimento de seu pleno 
funcionamento;
18Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• Sequencial de Eventos: Possui uma característica nativa que é a de registrar tudo que 
ocorre durante seu funcionamento normal e durante as faltas. 
– Os dados são então organizados de forma sequencial, o que dá subsídios para o 
analista descobrir o que realmente aconteceu, qual tipo de defeito o relé processou e 
se ocorreu tudo conforme esperado. 
– Existe um banco de dados interno que armazena todas as informações para consultas a 
qualquer tempo;
• Oscilografias: Tira uma "fotografia" do momento de atuação da proteção, com as 
grandezas elétricas e as atuações do relé, fundamentando o esclarecimento das 
ocorrências e, além disso, permitindo o estudo das faltas para melhorias nos 
equipamentos.
19Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Principais Recursos Relé Digital
• Substituição das Cadeias de Proteção por apenas um relé: Ocupa menos espaço físico e 
aumenta as possibilidades de utilização;
• Velocidade de atuação: Os microprocessadores conseguem distinguir faltas com poucos 
ciclos, garantindo precisão e seletividade;
• Flexibilidade de ajustes: Podem ser ativadas diversas funções simultaneamente, com os mais 
diversos ajustes para cada uma delas, ou ainda para arranjos específicos das subestações de 
forma fácil e rápida;
• Coordenação das atuações: Como há a possibilidade de comunicação entre relés, há 
também a garantia de que estes atuem de forma coordenada;
• Custos reduzidos: Necessitam de pouca manutenção e podem ser utilizados TCs de menores 
correntes secundárias (1A), mais baratos em relação aos TCs tradicionais (5A);
• Comunicação direta com sistemas supervisórios: São capazes de exportar dados que podem 
ser lidos diretamente pelos mais diversos sistemas de supervisão, receber informações de 
operação em tempo real.
20Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Principais Recursos Relé Digital
Desvantagens do Uso do Relé Digital
• Ambientes devem possuir requisitos de temperatura adequada: Devem funcionar 
em ambientes com temperaturas adequadas, a fim de evitar o desgaste prematuro. 
• Os fabricantes garantem condições mais severas neste quesito, mas as empresas 
praticam o funcionamento em salas refrigeradas e com abrigo de luz;
• Uso de energia para as fontes auxiliares e refrigeração: Os relés digitais necessitam 
de alimentação auxiliar para funcionar, bem como os sistemas de resfriamento e os 
equipamentos de comunicação;
• Durabilidade reduzida: Em relação aos relés eletromecânicos, os relés digitais 
possuem vida útil reduzida, o que necessitará a substituição dos mesmos em tempos 
inferiores aos atingidos pelos seus antecessores.
21Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Proteção de Sobrecorrente
• É o tipo de proteção para sistemas elétricos mais utilizada por ser de filosofia 
extremamente simples e de baixo custo, tanto do equipamento quanto da 
implantação. 
• Esta é uma função básica e deve ser o requisito mínimo para uma LT ou equipamento 
estarem protegidos. 
• Os códigos ANSI para as funções de sobrecorrente são:
• 50: Sobrecorrente Instantânea
• 51: Sobrecorrente Temporizada
• 67: Sobrecorrente Direcional
• 87: Sobrecorrente Diferencial
22Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
23Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Função Descrição
50 Função de sobrecorrente instantânea de fase
51 Função de sobrecorrente temporizada de fase
50N Função de sobrecorrente instantânea de neutro
51N Função de sobrecorrente temporizada de neutro
50/51NS Função de sobrecorrente neutro sensível
51BF Função de falha de disjuntor
46 Função de seqüência negativa
67 Função de sobrecorrente direcional de fase
67N Função de sobrecorrente direcional de neutro
21 Função de proteção de distância
27 Função de subtensão
59 Função de sobretensão
79 Função de religamento
Tipos de Relé de Sobrecorrente
• São basicamente três tipos de relés de sobrecorrente: 
• Direcionais; 
• Não-direcionais;
• Diferenciais. 
• Direcionais: Verifica qual o sentido da corrente do defeito, em relação ao local, 
eletricamente falando, de instalação do relé. 
– A polaridade do TC é a referência que o relé utiliza para determinar se o defeito está a frente ou 
na direção contrária de sua zona de proteção. 
– Este conceito de direção de defeito é importante, pois determinará a atuação ou não do relé.
• Não Direcionais: Basta apenas que o valor de pick-up seja alcançado. 
– Em ambos os casos o relé operará de acordo com a curva especificada ou instantaneamente. 
• Diferenciais: Terá duas bobinas de corrente e sua atuação dependerá da diferença 
entre elas, consideradas as suas parametrizações.
24Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Como se calcula o valor de ajuste da 
corrente de pick-up
• O valor de ajuste da corrente de pick-up é o valor de ajuste da 
corrente , dividido pelo valor da corrente do primário do TC a ser 
utilizado junto ao relé
Exemplo - o valor de ajuste é 30,11 A e a relação do TC é de 200/ 
5 A
Valor da corrente de pick-up = 30,11/ 200 = 0,15
25Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Relé de Sobrecorrente (50/51): Funcionamento
• Seu princípio de funcionamento é atuar quando um valor pré-ajustado de corrente for 
alcançado, podendo ter atuação instantânea ou temporizada. 
• Essas temporizações são de característica inversa, quanto maior a corrente, menor o 
tempo de atuação do relé.
• Entende-se por relé de proteção de sobrecorrente aquele que responde à corrente que flui no 
elemento do sistema que se quer proteger quando o módulo dessa corrente supera o valor 
previamente ajustado.
• O relé de sobrecorrente tem como grandeza de atuação a corrente elétrica do sistema. 
• Isto ocorrerá quando esta atingir um valor igual ou superior a corrente mínima de atuação; 
• O relé de sobrecorrente avalia as variações de corrente tendo por base uma corrente 
denominada de pick-up; 
• Quando a corrente de um curto-circuito ultrapassa a corrente de ajuste do sensor do relé, o 
mesmo atua instantaneamente (50) ou temporizado (51), conforme a necessidade. 
26Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
27Tópicos Especiais emSistemas de Energia Elétrica 
Princípio Básico da Configuração da Proteção
28Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• Relé de sobrecorrente: É provido de um sensor de corrente e de um ou mais 
contatos. 
– Quando o relé opera, fecha o seu contato, energizando o circuito CC (ou DC), que 
irá comandar a operação de abertura do disjuntor. 
• Banco de baterias: consiste de várias baterias associadas para fornecer a tensão 
de operação CC, geralmente de 115 V. 
– Esse fonte alimenta o circuito de comando de abertura ou fechamento do 
disjuntor, tornando-o independente do sistema elétrico CA que sofre variações 
constantemente. 
• Carregador de bateria: ponte retificadora projetada para carregar o banco de 
baterias. 
Elementos que compõe a proteção
29Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• Bobina de disparo (abertura do disjuntor): é projetada para quando energizada 
produza o destravamento do dispositivo de liberação da abertura do disjuntor. 
– Também é conhecida como bobina de TC (Trip Coil),
• Disjuntor: é o dispositivo projetado para abrir ou fechar o circuito CA em carga ou em 
curto-circuito; 
• Contatos auxiliares: Objetiva funções secundárias como: 
– sinalização luminosa,
– intertravamento para bloquear outras operações, 
– caracterização do estado atual, 
– energizar outros dispositivos (como chaves magnéticas, relés auxiliares, relés de 
temporização, etc.), transferir comandos, etc. 
Elementos que compõe a proteção
Ajustes de relés de sobrecorrente 
• São compostos por duas unidades: instantânea e temporizada, 50 e 51, 
respectivamente.
• Se o relé está ligado para proteção de fase, as suas unidades são conhecidas como 50 e 
51 de fases. 
• No caso de estar realizando a proteção de neutro ou terra, fala-se em unidades 50 e 51 
de neutro ou terra. 
• As unidades temporizadas ou de tempo dependente permitem dois tipos de ajustes:
– corrente mínima de atuação e curva de atuação. 
• As unidades instantâneas trabalham com dois ajustes: 
– corrente mínima de atuação e tempo de atuação (tempo previamente definido); 
• Estas unidades (eletromecânicas) não permitiam o controle de tempo, isto é, atuavam 
num tempo muito pequeno (da ordem de milisegundos), sem nenhum ajuste. 
• Os relés digitais possibilitam ajustes de tempo de atuação destas unidades. 
30Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
31Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• Na medida do possível, os ajustes de corrente mínima de atuação de 
relés de sobrecorrente devem observar os critérios dados a seguir: 
32Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajustes de relés de sobrecorrente 
Unidade 51 de fase (Temporizada) 
• Quando o relé for instalado no circuito alimentador da subestação, a qual não possui 
equipamento de proteção para transferência, sua corrente mínima de atuação deverá ser 
maior que a somatória da máxima corrente de carga do circuito em estudo, multiplicada 
por um fator de sobrecarga (geralmente 1,5) e dividida pela respectiva RTC. 
• A corrente mínima de atuação deverá ser ajustada num valor menor do que a corrente de 
curto-circuito bifásico dentro da sua zona de proteção, incluindo sempre que possível os 
trechos a serem adicionados quando em condição de manobras consideradas usuais. 
Onde: a = 1,5, para relés eletromecânicos; 
a = 1,1, para relés digitais 
33Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• Quando a corrente de operação for igual a corrente do tap, o relé está no limiar de 
operação. 
• Deste modo o tap é também conhecido como corrente de ajuste do relé, isto é, a corrente 
de ajuste corresponde exatamente ao limiar de operação
• Para o relé operar, a corrente de sobrecarga ou curto deve ser maior que a corrente de 
ajuste. 
• Para dosar o quanto a corrente de defeito é maior que o seu limiar de operação, é 
convencionalmente utilizado o termo, conhecido como múltiplo do relé (M): 
• O múltiplo M do relé, indica quantas vezes a corrente de defeito é maior que seu tap. 
34Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Unidade 51 de fase (Temporizada) 
35Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Unidade 51 de neutro (Temporizada) 
• Unidade 51 de neutro (Temporizada) 
• Quando o sistema for ligado em estrela aterrado e não possuir cargas ligadas entre fase e terra ou 
neutro, o relé de neutro deverá ter a sua corrente mínima de atuação ajustada para um valor menor 
que a corrente de curto-circuito fase-terra mínimo dentro da sua zona de proteção. 
• E deverá ser maior do que 10% da corrente de carga do circuito devido erros admissíveis nos 
transformadores de corrente. 
• Quando o sistema for ligado em estrela aterrado e possuir cargas ligadas entre fase e terra ou 
neutro, o relé de neutro deverá ter a sua corrente mínima de atuação ajustada para um valor menor 
que a corrente de curto-circuito fase-terra mínimo dentro da sua zona de proteção. 
• E deverá ser maior do que 10% a 30% da corrente de carga do circuito devido aos desequilíbrios 
admissíveis do sistema. 
36Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajuste de Tempo do Relé de Sobrecorrente de 
Tempo Inverso
• No relé eletromecânico não se escolhe o tempo de 
atuação, mas a curva de atuação.
• Esta curva fisicamente é escolhida, dependendo 
das características e condições da coordenação 
dos relés presentes na proteção, que estão 
interrelacionados.
• Os fabricantes demarcam as curvas de atuação dos 
relés em percentagem ou na base 10, assim:
• Curva: 0,5 – 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 – 9 – 10;
• Curva (%): 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100.
• Nos relés digitais, os fabricantes garantes curvas 
de atuação a partir do múltiplo 1,1.
37Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Relé sobrecorrente de Tempo Inverso
• O relé de sobrecorrente de tempo inverso pode 
ter diferentes inclinações nas suas curvas. 
• O relé opera somente quando a magnitude da 
sua corrente de operação é inversamente 
proporcional à magnitude das quantidades de 
energização. 
• O tempo de operação do relé diminui com o 
aumento da corrente. 
• O funcionamento do relé depende da 
magnitude da corrente.
• O relé não funcionará quando o valor da 
corrente for menor que o valor de pick up. 
38Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• O relé é usado para a proteção das linhas de distribuição.
• O relé de tempo inverso é de três tipos:
– Inversa;
– Muito Inversa;
– Extremamente Inversa.
• Relé de Tempo Mínimo Definido Inverso
– O relé cujo tempo de operação é de aproximadamente proporcional à corrente de falta 
é conhecido como o relé IDMT. 
– O tempo de operação do relé é mantido ajustando a configuração do tempo de atraso. 
– O relé IDMT usa o núcleo eletromagnético porque pode saturar facilmente a corrente 
com magnitude maior que a corrente de partida. 
– O relé é usado para a proteção da linha de distribuição.
39Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Relé sobrecorrente de Tempo Inverso
• Relé Muito Inverso
– A característica inversa do relé é mais que o IDMT (Relé de Tempo Mínimo Definido 
Inverso). 
– Esse tipo de relé é usado no alimentador e em longas linhas de transmissão. 
– O relé é usado nos locais onde a magnitude da corrente de curto-circuito cai 
rapidamente devido à grande distância da fonte. 
– É usado para detectar a corrente de falta que está livre da localização da falta.
40Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Relé sobrecorrente de Tempo Inverso
• Relé Extremamente Inverso
– O tempo característico do relé é extremamente grande em comparação com 
o IDMT e o inversor muito inverso. 
– Este relé é usado para proteger o cabo, o transformador, etc. 
– O relé pode operar instantaneamente quando o valor de pick up da corrente 
é maior que o tempo de ajuste do relé. 
– O relé fornece uma operação mais rápida, mesmo sob a corrente de falta. 
– Ele é usado para detectar o superaquecimento das máquinas.
41Tópicos Especiais emSistemas de Energia Elétrica 
Relé sobrecorrente de Tempo Inverso
Tempo de ajuste 
do relé IAC 51 da 
GE
42Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• No relé digital não há necessidade de ter as curvas de tempo no papel, porque o mesmo 
opera associando a curva a uma função que reproduz a curva normalizada, conforme 
expressão abaixo.
• Tcurva: múltiplo de tempo das curvas do relé eletromecânico (ex curva 100%, Tcurva = 1, 
curva 20 % Tcurva = 0,2);
• M = 1/Iajuste, múltiplo do relé, sendo M ≥ 1,1;
• I = corrente real que entra no relé;
• Iajuste – corrente de ajuste do relé;
43Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajuste de Tempo do Relé de Sobrecorrente de 
Tempo Inverso
44Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajuste de Tempo do Relé de Sobrecorrente de 
Tempo Inverso
IEC Inversa Classe A
Muito Inversa Classe B
Extremamente Inversa Classe C
Tcurva: múltiplo de tempo das curvas do relé 
eletromecânico (ex curva 100%, Tcurva = 1, 
curva 20 % Tcurva = 0,2);
M = 1/Iajuste, múltiplo do relé, sendo M ≥ 1,1;
I = corrente real que entra no relé;
Iajuste – corrente de ajuste do relé;
• As curvas de tempo x múltiplo definido pela IAC, usadas principalmente pela GE, são 
dadas pela expressão:
45Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajuste de Tempo do Relé de Sobrecorrente de 
Tempo Inverso
IAC A B C D E
Pouco inversa 0,428 0,609 6,2 - 0,01 0,221
Inversa 2,078 8,63 8 - 4,18 1,947
Muito Inversa 0,9 7,955 1 - 12,885 79,586
Extremamente inversa 0,04 6,379 6,2 17,872 2,461
• O ajuste da corrente de atuação é feito escolhendo o TAP sobre a bobina magnetizante do relé 
eletromecânico. 
• No TAP correspondente, o relé ficará no seu limiar de operação.
• Para o relé abaixo suponha uma força magnetomotriz necessária para fazer o relé operar de 
100 A.e.
46Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajuste da Corrente de Atuação do Relé de 
Sobrecorrente de Tempo Inverso
• Se F é a mesma, gera dentro 
do núcleo o mesmo fluxo Φ, 
que produzirá o mesmo 
torque no motor do disco.
• 1 A x 100 esp = 100 A.e.
• 1,25 A x 80 esp = 100 A.e.
• 2 A x 50 esp = 100 A.e.
• 2,5 A x 40 esp = 100 A.e.
• 4 A x 25 esp = 100 A.e.
• 5 A x 200 esp = 100 A.e.
• Em qualquer TAP o consumo de potência aparente do relé é o mesmo. 
• Portanto o secundário do TC vê o relé com o mesmo carregamento em VA. 
• Vale o princípio de equivalência da potência aparente:
Z1(TAP1)² = Z2(TAP2)² Z2 = Z1.(TAP1/TAP2)²
• Para a adequada proteção, de modo que o relé tenha sensibilidade para detectar todas 
as possíveis correntes de curto circuito no seu trecho, o ajuste da corrente no relé deve 
satisfazer a inequação abaixo:
• (1,4 a 1,5)Inominal de carga ≤ Iajuste do relé ≤ (Icurto mínimo no final do circuito protegido / a)
• a = 1,5 para relé eletromecânico 
• a = 1,1 para relé digital
47Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajuste da Corrente de Atuação do Relé de 
Sobrecorrente de Tempo Inverso
• Deve-se sempre escolher a corrente de ajuste do relé o mais próximo possível 
da limitação inferior.
• Desde modo, o relé terá mais sensibilidade na atuação e terá um alcance além 
do final do trecho protegido.
• Na prática a escolha do ajuste deve ficar o mais próximo da limitação inferior 
da inequação e por esse motivo o índice “a” tem pouca influência se o relé é 
eletromecânico ou digital.
48Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajuste da Corrente de Atuação do Relé de 
Sobrecorrente de Tempo Inverso
• A corrente mínima de curto circuito no final do trecho protegido deverá ser obtida durante 
a operação da carga leve do sistema elétrico em questão.
• A maior preocupação é dar sensibilidade nos relés de fase, por esse motivo, o menor curto 
circuito é o bifásico;
• Os cálculos podem ser efetuados levando em consideração as duas situações as seguir:
– Curto circuito longe do gerador síncrono.
– Curto circuito perto do gerador síncrono: se o gerador for de rotor liso, utiliza-se a 
equação acima, se for de pólos salientes, deve-se calcular as correntes de curto circuito 
utilizando as técnicas de componentes simétricas aplicadas ao sistema elétrico sob 
estudo.
49Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Ajuste da Corrente de Atuação do Relé de 
Sobrecorrente de Tempo Inverso
Exemplo 
• Calcular a corrente de ajuste do relé da figura abaixo de modo a garantir a proteção até a barra B. 
Supor relé eletromecânico.
– O TC deve alimentar simultaneamente, um amperímetro AH – 11, um medidor de watt-hora V-65, 
um medidor de watt-hora IB-10 e um relé de sobrecorrente IAC51B101A, conectado no seu TAP 
de 8 A. Considerar 10 % a classe de exatidão do TC e fator de sobrecorrente de 20. Desconsiderar 
a impedância da fiação. 
50Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Resolução
• Para obter a corrente de ajuste do relé, é necessário calcular a corrente de curto circuito 
bifásico mínima no ponto B. 
• Deve-se, primeiramente conhecer o sistema equivalente até a barra A
• 1º Passo: calculo da reatância equivalente até a SE – A.
– O curto circuito trifásico na barra A vale 8 kA, modelo de sequência positiva é dado abaixo:
51Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
• 2º passo: Cálculo da ICC3ɸ na barra B.
– O modelo se sequencia positiva é mostrado abaixo:
• 3º Passo: Cálculo da ICC2ɸ na barra B.
52Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Resolução
53Tópicos Especiais em Sistemas de Energia Elétrica 
Resolução
• 4º passo: Cálculo da corrente nominal da carga.
– O modelo se sequencia positiva é mostrado abaixo:
• 5º Passo: Cálculo da corrente de ajuste do relé.
• 4,706 ≤ Iajuste do relé ≤ 29,51 A
• É conveniente escolher o TAP mais próximo da limitação inferior. Dependendo dos TAPs
disponíveis no relé, escolhe-se, por exemplo, o TAP = 5 A.
• Qualquer TAP escolhido dentro da faixa produz sensibilidade na atuação do relé, isto 
porque, para qualquer curto circuito no alimentador terá múltiplo ≥ 1,5.