Características gerais de proteção no SEP

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Proteção do sistema 
elétrico de potência
Características gerais de 
proteção no SEP
Bloco 1
Joubert R. S. Júnior
Caracterização de um sistema elétrico de potência
O sistema elétrico de potência é dividido em geração, transmissão, 
distribuição e consumo. Cada um com seus equipamentos e particularidades 
de proteção.
Geração
Transmissão Distribuição
Consumo
No Brasil, a geração de energia é predominante de fontes renováveis, em que se 
destacam as usina hidroelétricas, devido o potencial hídrico no país. Porém, outras 
fontes de energia renováveis estão em expansão, como exemplo, a energia eólica e 
solar.
Fonte: milehightraveler/iStock.com.
Caracterização de um sistema elétrico de potência
Fonte: Cindy Shebley/iStock.com.
Figura 1 – Geração eólica Figura 2 – Geração fotovoltaica
Vandalismo, eventos climáticos e curto-circuito estão entre as principais 
causas de falhas no sistema de transmissão energia.
Figura 3 – Eventos causadores de falhas no sistema elétrico
Curto-
circuito
Descargas 
atmosféricas
Incêndio
Vandalismo Vento
Caracterização de um sistema elétrico de potência
Fonte: elaborada pelo autor.
Requisitos do sistema de proteção
Na especificação de um sistema de proteção do sistema elétrico de 
potência, fatores técnicos devem ser levados em consideração:
Fonte: elaborada pelo autor.
seletividade
velocidade
confiabilidade
automação
Figura 4 – Fatores técnicos de especificação de um sistema de proteção
Requisitos do sistema de proteção
Seletividade: técnica na qual o sistema
de proteção e coordenação deve
reconhecer e selecionar as condições
de operação e, somente o dispositivo
de proteção mais próximo do defeito
desconecta da rede elétrica.
Fonte: elaborada pelo autor.
 TCC Name: tcc1 Scale: x 1 Reference Voltage: 13800 
 Oneline: 
 Date: December 10, 2019 Rovel Engenharia
270 A
10 A
1654 A
TX Inrush
13 A
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TR-1
R-F-E
R-F-LS
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Figura 5 – Curva de proteção
Requisitos do sistema de proteção
Velocidade: a velocidade de atuação adequada
possibilita o desligamento do trecho ou do equipamento
no menor tempo possível.
Confiabilidade: a proteção deve permitir que o sistema 
opere com exatidão, segurança e corretamente.
Automação: a automação do processo de proteção é de
responsabilidade dos relés. Eles detectam as falhas
(parâmetros fora de especificação) e tomam a decisão de
abertura ou não do circuito.
Função do sistema de proteção
Em síntese, a estrutura do sistema de proteção é formada por uma organização 
de dispositivos com funções bem definidas e que se inter-relacionam para a 
execução de um objetivo comum:
● Disjuntores e fusíveis.
● Relés.
● Transformadores de instrumentação (TC e TP).
Frazão (2019) relata que a função do sistema de proteção é provocar a 
remoção imediata de operação dos elementos acometidos por curtos-
circuitos, assim como dos elementos que operam de modo anormal, 
interferindo na operação do sistema elétrico como um todo.
Tipos de proteção
Proteção
Tem a finalidade de proteger as máquinas elétricas (geradores,
motores) de quedas de tensão que colocam em risco a integridade
destes equipamentos. Geralmente, o sistema elétrico tolera tensões
com níveis de até 80% do valor nominal do sistema, por um período de
aproximadamente 2 segundos.
Subtensões
Proteção
Frequência
Para um sistema elétrico que opera em 60 Hz, a frequência não deve
superar 62 Hz. As sobre frequência, normalmente afeta a qualidade de
energia fornecida. Os sistemas elétricos podem operar por pequenos
intervalos de tempo, não inferior a 58 Hz.
Tipos de proteção
Proteção
Sobrecorrente
Existe um limite de tensão máxima que o sistema elétrico pode
operar, em função das características nominais do sistema em caso
de uma falta. Os valores de tensão máxima não devem superar o
valor de 110% da tensão nominal do sistema.
Proteção
São eventos comuns no sistema elétrico. Elevam os componentes aos
maiores níveis de desgaste e diminui a vida útil dos elementos da
rede. Elas são classificadas em diferentes níveis: sobrecargas e
curtos-circuitos.
Sobretensões
Tipos de proteção
Proteção
Sobre-excitação
Esta proteção consegue identificar níveis de indução muito elevados,
devidos a uma elevação de tensão e/ou subfrequência. Ela é determinada
a partir do quociente entre a tensão máxima do sistema e da frequência a
que está submetido.
Níveis de atuação de um sistema de proteção
principal retaguarda auxiliar
É responsável por atuar 
em primeira instância 
em caso de alguma 
falta no sistema.
Somente irá atuar caso a 
proteção principal falhe. 
Por este motivo, da 
importância de um 
projeto levando em 
consideração a 
seletividade e 
coordenação.
É composta por funções 
que auxiliam o sistema 
de proteção principal e 
de retaguarda, 
responsável por 
sinalização, alarme, 
temporização e 
intertravamento.
Características gerais de 
proteção no SEP
Bloco 2
Joubert R. S. Júnior
Estatísticas das interrupções
As estatísticas são divididas em:
Causas das 
interrupções
Origem das 
interrupções
Estatísticas das interrupções
Figura 6 – Causas das interrupções
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Fonte: elaborada pelo autor.
Estatísticas das interrupções
Figura 7 – Origem das interrupções
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Fonte: elaborada pelo autor.
Resultado das interrupções
As falhas no sistema elétrico e potência geram custos altos que elevam o 
custo da energia.
Figura 8 – Custo versus eficiência no sistema elétrico
Fonte: elaborada pelo autor.
Resultado das interrupções
Estes custos estão relacionados com:
Figura 9 – Relação entre os cursos do sistema elétrico
Fonte: elaborada pelo autor.
Características gerais de 
proteção no SEP
Bloco 3
Joubert R. S. Júnior
Características construtivas e operacionais dos relés
Relé fluidodinâmico
Utilizam líquidos (óleo de vaselina) 
como elemento temporizador. 
Atualmente não são mais 
fabricados, porém é facilmente 
encontrado em operação no Brasil.
Relé eletromagnético
Com a força eletromagnética é 
capaz de deslocar o elemento 
móvel instalado. Composto 
basicamente por uma bobina 
envolvendo o núcleo magnético
Relé eletrodinâmico
Com princípio de funcionamento 
a partir da atuação de duas 
bobinas (uma móvel e outra fixa). 
Com sensibilidade apurada, mais 
sua utilização é limitada na 
proteção de circuitos primários.
Características construtivas e operacionais dos relés
Relés de indução
Os relés de indução são conhecidos 
como relés secundários, e seu 
funcionamento é baseado na 
construção de dois magnetos, um 
superior e outro inferior. São 
largamente utilizados em 
subestações industriais de potência e 
pelas concessionárias de energia.
Relés térmicos
Os relés térmicos ajustáveis são 
percorridos pela corrente de fase 
do sistema, eles atuam sobre o 
circuito de alimentação da bobina 
do disjuntor, desenergizando o 
sistema antes que temperatura 
ultrapasse o máximo permitido.
Relés eletrônicos
Gerados em função do avanço da 
tecnologia apresenta vantagens 
sobre os relés eletromecânicos: 
precisão de ajustes, facilidade de 
alteração de curvas de operação, 
custo e desempenho competitivo.
Características construtivas e operacionais dos relés
Relés digitais
Tecnologia baseada em microprocessadores. Alta
velocidadeprocessamento, sensibilidade apurada,
acesso remoto, além da capacidade de
armazenamento de dados. São caracterizados pelas
funções:
● De proteção: monitoram as faltas e atuam em
tempo muito rápido.
● De medição: supervisionam o sistema, registrando
algumas medições como tensão, corrente, fator de
potência.
Classificação por meio de grandezas elétricas
Relé de 
corrente
Relé de 
tensão
Relé 
direcional
Relé de 
frequência
Relé de 
impedância
Classificação em função da temporização
Relés instantâneos
• Os relés instantâneos não apresentam retardo no tempo de 
atuação.
• Não são indicados em esquemas seletivos em que as correntes 
de curto-circuito nos diferentes pontos são praticamente os 
mesmos.
1
Classificação em função da temporização
Relés temporizados com 
retardo dependente
• Os relés temporizados com retardo dependente são os mais 
utilizados em sistemas elétricos.
• Possuem curva de temporização normalmente inversa, cujo o 
retardo é função do valor da grandeza que o sensibiliza.
2
Classificação em função da temporização
Relés temporizados com 
retardo independente
• O relé temporizado com retardo independente é caracterizado 
por um tempo de atuação constante, sem depender da 
magnitude da grandeza que o sensibiliza acima do valor ajustado.
3
Forma de acionamento
Relés primários
Relés 
secundários
Os relés primários, conhecidos
como relés de ação direta, foram
utilizados em larga escala na
proteção de pequenas a médias
instalações.
Os relés secundários, conhecidos como
relés de ação indireta, são amplamente
empregados nas instalações de médio e
grande porte. Com custo mais alto,
necessitam de transformadores redutores
como fonte de alimentação.
Teoria em Prática
Bloco 4
Joubert R. S. Júnior
Reflita sobre a seguinte situação
Na concepção de um projeto de um empreendimento industrial, onde haveria a 
necessidade da conexão com a rede de distribuição em alta tensão gerenciada pela 
concessionária local, você foi designado(a) para a especificação do sistema de 
proteção da entrada de energia do empreendimento. Sabendo que existe a 
necessidade de levantamento de dados no ponto de entrega (sob responsabilidade 
da concessionária local) e sabendo que os cálculos devem obedecer às normas 
técnicas brasileira, responda:
a) Quais são dados que a concessionária de energia deverá fornecer para
especificação dos dispositivos de proteção da entrada de energia em alta tensão do
empreendimento?
b) Sabendo que a tensão nominal do sistema é 13.800 Volts, qual norma brasileira
deverá ser utilizada?
Norte para a resolução...
• Primeiramente, devemos entender que cada concessionária de energia local possui suas 
próprias normas para elaboração, especificação e procedimentos de projetos, mas 
todas em atendimento as normas vigentes da ABNT. Por isto, é importante pesquisar as 
normas da concessionária local, com objetivo de verificar os requisitos necessários para 
cálculo e aprovação do projeto.
• Geralmente é solicitado da concessionária de energia os valores de curto circuito no 
ponto de entrega. De posse deste dado é iniciado o estudo de coordenação e 
seletividade para especificar e parametrizar o relé.
• Neste caso específico, a tensão nominal do sistema é 13.800 kV, caracterizando média 
tensão. Portanto a norma aplicada da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) 
é a ABNT NBR 14039:2003.
Norte para a resolução...
• Neste caso específico, a tensão nominal do sistema é 13.800 kV, caracterizando média 
tensão. Portanto, a norma que se aplica é a ABNT NBR 14039 (instalações elétricas de 
média tensão de 1.000 V a 36,2 kV).
Importante: ABNT NBR 14039 aborda os princípios de 
projeto e proteção para redes com tensão nominal até 
36,2 kV.
A norma está disponibilizada na plataforma Gedweb
da Biblioteca virtual!
Dica do Professor
Bloco 5
Joubert R. S. Júnior
Dica do professor
Dica 1:
A utilização de ferramentas para facilitar os cálculos, especificações e 
desenhos têm ganhado destaque na área de engenharia. Alguns softwares 
aceleram a produtividade e eliminam consideravelmente a margem de erros. 
Abaixo, alguns recomendados:
 Easypower.
 PTW.
Informações adicionais destes softwares podem ser obtidos a partir do site 
dos desenvolvedores e de seus representantes no Brasil.
Dica do professor
Dica 2:
Acesse o site das concessionárias de energia (CPFL, CEMIG, Eletropaulo etc.) 
e busque informações sobre normas e procedimentos. Acessando o da CPFL, 
na aba “credenciados”, as normas referenciadas no GED estão disponíveis 
para consulta.
Referências
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14039 – Instalações 
elétricas de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV. São Paulo: ABNT, 2003.
CAMINHA, Amadeu C. Introdução a proteção dos sistemas elétricos. São 
Paulo: Egard Blucher, 2019.
FRAZÃO, Rodrigo J. A. Proteção do sistema elétrico de potência. Londrina: 
Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019.
MAMEDE FILHO, João; MAMEDE, Daniel R. Proteção de sistemas elétricos 
de potência. Rio de Janeiro: LTC, 2017.
Bons estudos!