Proteção do sistema elétrico de potência

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PROTEÇÃO DO SISTEMA 
ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
APRENDIZAGEM EM FOCO
2
APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA
Autoria: Joubert R. S. Júnior
Leitura crítica: Renato Kazuo Miyamoto
A garantia de suprimento da demanda de energia elétrica 
para os consumidores é uma questão política atual, ligada a 
estratégias de governo envolvendo o crescimento econômico. 
Sem disponibilidade de energia, o crescimento econômico 
é prejudicado. O sistema elétrico de potência é composto 
pela geração de energia, extensas linhas de transmissão e de 
distribuição, formado por elementos e equipamentos interligados 
com o objetivo único de abastecer os centros consumidores. 
Para garantir esse abastecimento, são inseridos dispositivos de 
proteção ao longo de toda cadeia do sistema elétrico de potência 
com a finalidade de atuar em situações adversas para garantir a 
operacionalização do sistema. 
A disciplina de Proteção do sistema elétrico de potência tem como 
objetivo apresentar e discutir conceitos de proteção, com foco 
em dispositivos digitais (relés de proteção). Apresenta os tipos de 
proteção mais utilizados desde a geração da energia elétrica até 
seu consumidor final. Aborda também conceitos relacionados 
com a arquitetura dos dispositivos de proteção e com as funções 
de proteção dos diversos tipos de relés de proteção. Discute 
sobre os principais defeitos em um sistema elétrico de potência, 
destacando falhas internas e externas. Aborda, ainda, proteções 
específicas dos transformadores de potências e geradores. De 
forma didática, por meio de uma abordagem direta, a disciplina 
interliga os conceitos gerais de proteção do sistema de energia 
elétrica com requisitos técnicos necessários para garantir um 
sistema de proteção confiável. 
3
INTRODUÇÃO
Olá, aluno (a)! A Aprendizagem em Foco visa destacar, de maneira 
direta e assertiva, os principais conceitos inerentes à temática 
abordada na disciplina. Além disso, também pretende provocar 
reflexões que estimulem a aplicação da teoria na prática 
profissional. Vem conosco!
TEMA 1
Características gerais de 
proteção no SEP 
______________________________________________________________
Autoria: Joubert Rodrigues dos Santos Júnior
Leitura crítica: Renato Kazuo Miyamoto
5
DIRETO AO PONTO
O sistema elétrico de potência abrange a fase de geração, 
transmissão e distribuição de energia, com o objetivo de suprir 
a demanda da sociedade. O crescimento econômico de um país 
está diretamente relacionado com a disponibilização de energia 
elétrica, assim como sua eficiência de entrega até o consumidor 
final. No Brasil, o planejamento energético é de responsabilidade 
do Ministério de Minas e Energia, e, anualmente, a Empresa de 
Pesquisa Energética (EPE), ligada ao Ministério, divulga os dados e 
características do sistema elétrico do Brasil, por meio do relatório 
de Balanço Energético Nacional (BEN). 
A geração de energia, no Brasil, é representada por 
energia de fontes renováveis e de fontes não renováveis. 
Predominantemente, a geração de energia por meio de fontes 
hidráulicas se destaca em função da disponibilidade hídrica no 
país, porém, a cada ano aumenta a geração de outras fontes, 
como eólica, solar, biomassa. Essa diversidade na geração de 
energia leva a particularidades nos modelos de geração. A Tabela 
1 descreve a representatividade de cada fonte de energia na 
matriz energética nacional.
Tabela 1 - Oferta interna de energia 
Fonte de energia Representação na Matriz 
energética brasileira (%)
Hidráulica 66,6
Biomassa 8,5
Eólica 7,6
Solar 0,54
Carvão e derivados 3,7
Gás natural 8,6
6
Derivados de petróleo 1,9
Nuclear 2,5
Fonte: EPE (2019).
As linhas de transmissão são compostas por equipamentos e 
condutores de diferentes distâncias, formas e níveis de tensão. 
Devido às diferentes localizações geográficas das usinas geradoras 
e dos centros de carga, esse sistema faz a interligação entre as 
usinas e os consumidores para que a energia elétrica produzida 
possa ser utilizada (ONS, 2019). A extensão das linhas de 
transmissão no Brasil ultrapassa a 141.000 Km, com perspectiva 
de expansão até 2024 para 181.000 Km. A Figura 2 apresenta o 
mapa da rede de linhas de transmissão no Brasil.
 Em função de toda esta extensão é fácil concluir a importância de 
um sistema de proteção capaz de diagnosticar com certa precisão 
os pontos de falta e atuar com precisão, evitando danos maiores 
ao sistema elétrico.
Os defeitos e faltas nas linhas de transmissão, de modo geral, são 
ocasionados por curtos-circuitos e por fenômenos naturais, e/ou 
ambientais, como:
• Ocasionado por descargas atmosféricas.
• Força do vento.
• Queimadas próximo às redes elétricas.
• Vandalismo.
• Curto-circuito.
7
 Figura 2 - Mapa Linha de transmissão
Fonte: ONS (2019).
Com o objetivo de diminuir as falhas nas linhas de transmissão, 
dispositivos de proteção são inseridos ao longo do sistema e em 
sua extremidade. Dessa forma, a probabilidade de interrupção do 
fornecimento de energia diminui. Em geral, são associados:
• Para-raios de sobretensão e cabos-guarda (proteção contra 
descargas atmosféricas e surtos).
• Conjunto de disjuntores e relés (proteção contra 
sobretensões e sobrecorrentes).
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As linhas de transmissão são classificadas em função de seu 
nível de tensão, porém, as proteções utilizadas nas linhas de 
transmissão, independem do nível de tensão sendo representada 
pela Tabela 2.
Tabela 2 - Tipos de proteção em linhas de transmissão
Função do Relé Tipo de proteção
21 Proteção de distância.
21N Proteção de distância de 
neutro.
27 Proteção contra subtensão.
32P Direcional de potência ativa.
46 Desbalanço de corrente de 
sequência negativa.
50 Proteção instantânea de 
fase.
50N Proteção instantânea de 
neutro.
50BF Proteção contra falha de 
disjuntor.
51 Proteção temporizada de 
fase.
51N Proteção temporizada de 
neutro.
59 Proteção contra 
sobretensão.
Fonte: Mamede Filho e Mamede (2017).
Referências bibliográficas
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas 
elétricos de potência. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2017.
9
EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (EPE.). Balanço Energético 
Nacional: BEN. Rio de Janeiro, 2019. Disponível em: http://epe.gov.
br/pt. Acesso em: 13 maio 2020.
OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO (ONS). Mapas 
dinâmicos do SIN. Rio de Janeiro, RJ, 2019. Disponível em: http://
www.ons.org.br/. Acesso em: 13 maio 2020. 
PARA SABER MAIS
O sistema brasileiro possui características únicas, levando em 
consideração os sistemas dos demais países. As particularidades 
de nosso sistema são gerenciadas por meio de um Sistema 
Interligado Nacional (SIN), com o objetivo de disponibilizar energia 
elétrica para o maior número possível de consumidores. Essa 
interligação, possibilita uma visão em tempo real das possíveis 
falhas no sistema e, consequentemente, permite manobras para 
diminuir o impacto direto das interrupções. 
É possível acompanhar e identificar as principais características do 
sistema elétrico brasileiro por meio do Balanço Enérgico Nacional 
(BEN), por meio do site da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), 
acessando a aba publicações.
O sistema elétrico brasileiro é operado pelo Operador Nacional 
do Sistema Elétrico (ONS), responsável por coordenar todas as 
operações no sistema interligado e dos sistemas isolados. Cerca 
de 235 localidades, no Brasil, estão isoladas, ou seja, não estão 
interligadas e, em geral, estão localizadas na região norte do país. 
Boa Vista, em Roraima, é a única capital não interligada. 
O Operador Nacional do Sistema Elétrico disponibiliza, por meio 
de seu site, informações completas sobre o sistema elétrico 
10
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Autoria: Nome do autor da disciplina
Leitura crítica: Nome do autor da disciplina
nacional, incluindo mapas e relatórios técnicos. Que tal conhecer 
um pouco mais sobre as características do sistema elétrico de 
potência? Acesse as informações por meio do site disponível em: 
http:// ons.gov.br.Acesso em: 13 maio 2020.
Referências bibliográficas
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas 
elétricos de potência. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2017.
EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (EPE.). Balanço Energético 
Nacional: BEN. Rio de Janeiro, 2019. Disponível em: http://epe.gov.
br/pt. Acesso em: 13 maio 2020.
OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO (ONS). Mapas 
dinâmicos do SIN. Rio de Janeiro, RJ, 2019. Disponível em: http://
www.ons.org.br/. Acesso em: 13 maio 2020.
TEORIA EM PRÁTICA
Na concepção de um projeto de um empreendimento industrial, 
onde haverá a necessidade da conexão com a rede de 
distribuição com tensão nominal de 13.800 volts, 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 ciente de que os cálculos devem obedecer às normas técnicas 
brasileiras, responda as questões:
11
Dica: acesse a plataforma gedweb, da Biblioteca Virtual da Kroton, 
e pesquise a norma pelo assunto instalações elétrica de média 
tensão.
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? 
Para conhecer a resolução comentada proposta pelo 
professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no 
ambiente de aprendizagem.
LEITURA FUNDAMENTAL
Indicação 1
A leitura do capítulo 14, Coordenação da proteção de um sistema, 
aborda sobre os princípios da coordenação da proteção de um 
sistema elétrico, descrevendo sobre a metodologia de verificação 
gráfica da coordenação da proteção de sobrecorrente. O autor 
apresenta exemplo prático de um estudo de coordenação de 
proteção por meio de uma linguagem clara e didática. Para 
realizar a leitura, acesse a Biblioteca Virtual da Kroton e busque o 
livro no parceiro Pearson/ Biblioteca Virtual 3.0.
CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. 
16. reimp. São Paulo, SP: Editora Blucher, 2019.
Indicações de leitura
12
Indicação 2
A proposição da leitura do capítulo 13, de Mohan (2016), se 
dá pela definição e síntese técnica sobre estudo de falhas nas 
linhas de transmissão, abordando temas relevantes para um 
estudo introdutório de um sistema elétrico de potência. Com 
uma linguagem didática, aborda as causas das faltas em linhas 
de transmissão, além da proteção contra falta de curto-circuito. 
Acesse a Biblioteca Virtual da Kroton, no parceiro Minha Biblioteca.
MOHAN, N. Sistemas elétricos de potência: curso introdutório. 1. 
ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016. 
QUIZ
Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a 
verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber 
Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes 
neste Aprendizagem em Foco.
Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão 
elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em 
Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, 
além de questões de interpretação com embasamento no 
cabeçalho da questão.
1. As linhas de transmissão são o elo entre a geração e o 
consumidor final de um sistema elétrico de potência e, 
geralmente, são especificadas em função de sua tensão 
nominal. O sistema de proteção independe da tensão nominal, 
visto que deve atuar e garantir o fornecimento de energia, 
independentemente do nível de tensão do sistema. No caso 
13
de uma falha no sistema de proteção de um sistema elétrico 
ocasionada por sobretensão, qual relé de proteção deve atuar 
no sistema? 
c. Relé com função 51N.
d. Relé com função 59.
e. Relé com função 50.
f. Relé com função 27.
g. Relé com função 51. 
2. Para-raios de sobretensão, disjuntores e relés de proteção 
são utilizados com o objetivo de diminuir as falhas nas 
linhas de transmissão. Esses dispositivos de proteção são 
inseridos em qual ponto da rede de transmissão?
a. Somente no ponto de entrega da energia para o consumidor 
final.
b. Na saída da geração energia.
c. No ponto de interconexão entre duas fontes de geração de 
energia.
d. Em toda extensão da rede e em suas extremidades.
e. Somente nas extremidades da rede de transmissão. 
GABARITO
Questão 1 - Resposta B
Resolução: : A sobretensão é a elevação da tensão a níveis 
superiores ao especificado no projeto, podendo ocasionar 
danos ao sistema elétrico e aos consumidores. A função 59 
de um relé tem o objetivo de identificar a variação de tensão 
14
acima dos limites de tensão nominal e atuar no sistema, 
visando diminuir os danos nos demais componentes do 
sistema elétrico e dos consumidores. 
Questão 2 - Resposta D
Resolução: Para garantir a eficiência do sistema elétrico, 
os dispositivos de proteção são inseridos ao longo da rede 
de transmissão de energia e em suas extremidades. Dessa 
forma, em caso de uma falha, o sistema consegue identificar 
qual o trecho de linha prejudicado, facilitando a intervenção 
para as equipes de manutenção, consequentemente, 
reenergizando o sistema mais rápido possível, isso graças ao 
advento da tecnologia e levando em consideração a extensão 
do sistema de transmissão. 
TEMA 2
Arquitetura dos relés digitais 
______________________________________________________________
Autoria: Joubert Rodrigues dos Santos Júnior
Leitura crítica: Renato Kazuo Miyamoto
16
DIRETO AO PONTO
A arquitetura atual dos relés digitais facilita sua operação graças 
ao avanço da tecnologia, onde os comandos são facilmente 
compreendidos em função da interface amigável no painel de 
comando. A parametrização é intuitiva, mesmo entre os diferentes 
modelos, tipos e fabricantes.
A proteção de um sistema elétrico de potência exige um tempo 
de resposta rápido entre as informações coletadas, diagnóstico e 
operação, integralizando em tempo real, as medições em campo e 
o centro de controle. Dessa forma, o relé digital assume um papel 
de destaque nessa rede de dados.
Processadores com alta capacidade de análise compõem um dos 
principais elementos de um relé digital.
O sistema Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) é 
o responsável por interconectar as subestações e o centro de 
operação. O sistema digital deve garantir uma confiabilidade em 
sua implantação, atendendo aos requisitos descritos na Figura 1. 
Levando ainda em consideração critérios sobre dimensionamento, 
hardware e software. Além disso, a atuação das funções de 
proteção e o controle devem ser independentes.
Figura 1 – Requisitos básicos de um sistema digital integrado
Fonte: elaborado pelo autor.
17
Supervisão, controle, automação e proteção compõem os sistemas 
digitais integrados. A robustez do sistema é necessária em 
função das características de cada sistema elétrico de potência, 
sendo necessário garantir a confiabilidade mesmo em condições 
adversas, como, por exemplo, características ambientais do 
local de instalação, variações bruscas de tensão e corrente, 
surtos originados por descargas atmosféricas. O protocolo de 
comunicação deve ser aberto para facilitar a integralização entre 
diferentes tipos de relés, modelos e fabricantes. A inteligência 
distribuída, ou seja, a capacidade de operacionalizar todos os 
dados coletados em um tempo de resposta satisfatório representa 
para o sistema elétrico de potência uma proteção eficiente capaz 
de atuar em tempo real, diminuindo, dessa forma, a probabilidade 
de interrupções de energia.
A coleta de dados, por meio do terminal de um sistema SCADA, 
é denominado de Remote Terminal Unit (RTU), responsável pela 
interface de comunicação. As RTUs transmitem as medições 
coletadas para um determinado centro de operações, 
disponibilizando os dados por meio de uma IHM (Interface 
Homem-máquina) em tempo real. 
O sistema SCADA possibilita aos operadores o controle de 
equipamentosda subestação, como: disjuntores, chaves 
seccionadoras e ventilação nos transformadores. A Figura 2 
representa um fluxo operacional do sistema SCADA.
18
Figura 2 - Requisitos básicos de um sistema digital integrado
Fonte: elaborado pelo autor.
Dessa forma, o sistema SCADA é capaz de absorver as 
informações coletadas em campo (medições elétricas) e monitorá-
las, disponibilizando esses dados para o centro de operações, 
possibilitando, portanto, a tomada de decisão em função dados 
analisados.
Referências bibliográficas
LEÃO, F. B.; MANTOVANI, J. R. S. Proteção de sistemas de 
potência. Ilha Solteira, SP: Universidade Estadual Paulista Julio de 
Mesquita Filho, 2018.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas 
elétricos de potência. Rio de Janeiro, RJ, LTC, 2017. 
PARA SABER MAIS
Como existe a necessidade de troca de informações (mensagens) 
entre os dispositivos de proteção, é importante estabelecer regras 
19
que permitam essa interação, nesse caso, denominado protocolo 
de mensagem. Estabelecer esse protocolo significa garantir 
que determinada mensagem seja corretamente interpretada, 
possibilitando uma resposta correta.
Em um componente de mensagem, temos duas variáveis 
genéricas que complementam um sistema de mensagem, 
conhecidos como:
• Solicitador de Dados (SD).
• Fornecedor de Dados (FD).
A relação destes componentes é representada pela Figura 3.
Figura 3 - Relação entre SDs e FDs
Fonte: elaborado pelo autor.
O solicitador de dados (SD) requisita os dados e permite ações de 
comando de controle por meio de mensagens. O fornecedor de 
dados responde essas mensagens. A relação entre eles pode ser 
entendida como uma relação cliente/servidor.
Referências bibliográficas
CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. 
16. reimp. São Paulo, SP: Editora Blucher, 2019.
20
LEÃO, F.B.; R.S.MANTOVANI, J. Proteção de sistemas de potência. 
Ilha Solteira, SP: Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita 
Filho, 2018.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas 
elétricos de potência. Rio de Janeiro, RJ, LTC, 2017.
TEORIA EM PRÁTICA
Na fase de um estudo preliminar para especificação da topologia 
do sistema de proteção de uma subestação energia, os 
profissionais de engenharia envolvidos no projeto realizam uma 
pesquisa no mercado para determinar o modelo de um relé digital 
que permita uma comunicação eficaz com centro de operações e, 
logo, atender aos requisitos nominais do sistema. Sabendo que, 
nesse momento, o objetivo é especificar um relé diferencial de 
proteção de barras e falhas de disjuntores, pesquise um modelo 
de mercado que possa atender esta necessidade e descreva sua 
característica.
Dica: no Brasil, vários fabricantes disponibilizam relés digitais 
para proteção de subestações, como: ABB, Schweitzer Engineering 
Laboratories (SEL), Siemens, entre outras. Pesquise no site de um 
fabricante para especificar o relé digital.
Para conhecer a resolução comentada proposta pelo 
professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no 
ambiente de aprendizagem.
21
LEITURA FUNDAMENTAL
Indicação 1
O capítulo Sistemas de Comunicação, do livro Proteções do sistema 
elétrico de potência, dos autores João Mamede Filho e Daniel 
Ribeiro Mamede, descreve os tipos de linhas físicas utilizadas para 
a comunicação e complementa com conceitos de técnicas digitais, 
tópicos relevantes para complementar o estudo. Para realizar a 
leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque 
pelo título da obra:
MAMEDE, J. F.; D. R. Proteção de sistemas elétricos de potência. 
Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2011.
Indicação 2
Este artigo aborda um método e desenvolvimento de sistema 
de diagnóstico de faltas, utilizando Redes de Petri Coloridas 
Hierárquicas. O sistema de diagnóstico de faltas proposto visa 
analisar as informações advindas do sistema SCADA e apresentar 
diagnóstico de falta sucinto e preciso. 
Para realizar a leitura, acesse o site da Scielo e pesquise pelo 
artigo abaixo, disponível em: www.Scielo.br. Acesso em: 13 maio 
2020. 
Indicações de leitura
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SAMPAIO, R. F.; BARROSO, G. C.; LEAO, R. P. S. Método de 
implementação de Sistema de Diagnóstico de Falta para 
subestações baseado em Redes de Petri. Sba Controle & 
Automação, Campinas, SP, v. 16, n. 4, p. 417-426, 2005.
QUIZ
Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a 
verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber 
Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste 
Aprendizagem em Foco.
Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão 
elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco 
e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de 
questões de interpretação com embasamento no cabeçalho 
da questão.
1. A coleta de dados, por meio de um sistema SCADA, é o ponto 
de partida entre conexão dos equipamentos em campo e 
centro de operações. Essa coleta de dados somente é possível 
em função de qual elemento do sistema SCADA? 
a. Solicitação de Dados (SD).
b. Fornecedor de Dados (FD).
c. Remote Terminal Unit (RTU).
d. Grupo de scan.
e. Sequência de mensagem. 
23
2. A utilização de um protocolo aberto para um sistema 
digital integrado é um dos requisitos exigidos. A robustez 
e a inteligência distribuída completam esses requisitos. 
Por qual motivo o protocolo deve ser aberto? 
a. Para facilitar a integração entre os diversos tipos de 
proteções e modelos.
b. Para permitir a conversão de um sinal analógico em digital.
c. Para bloquear o acesso de pessoas não autorizadas no 
sistema.
d. Para evitar interferências no sinal digital.
e. Para supervisionar os tipos de faltas no sistema elétrico. 
GABARITO
Questão 1 - Resposta C
Resolução: As RTUs são responsáveis pela interface de 
comunicação, transmitem as medições coletadas para um 
determinado centro de operações, disponibilizando os dados 
por meio de uma IHM (Interface Homem-máquina) em tempo 
real.
Questão 2 - Resposta A
Resolução: O protocolo de comunicação deve ser aberto 
para facilitar a integralização entre diferentes tipos de 
relés, modelos e fabricantes e, dessa forma, permitir a 
operacionalização de todo sistema por meio do centro de 
operações. 
TEMA 3
Proteção para elementos de 
potência na rede 
______________________________________________________________
Autoria: Joubert Rodrigues dos Santos Júnior
Leitura crítica: Renato Kazuo Miyamoto
25
DIRETO AO PONTO
Os barramentos são elementos presentes nas subestações de 
energia, conectando os circuitos alimentadores, incluindo os 
transformadores de potência. Para atendimento de demanda de 
energia, a potência da subestação é concentrada no barramento 
principal e, em suas derivações, destacando, portanto, a 
importância dos barramentos no sistema elétrico de potência.
A importância dos barramentos sinaliza a necessidade de 
um sistema de proteção planejado e coordenado com alta 
performance na proteção.
Historicamente, as falhas nos barramentos apresentam uma 
estatística baixa em relação às demais falhas no sistema elétrico 
de potência. A Figura 1 relaciona as principais falhas nos 
barramentos.
Figura 1 - Principais falhas nos barramentos de subestações
Fonte: elaborada pelo autor.
As falhas nos barramentos, descritas na Figura 1, são 
consequências de vários fatores. O Quadro 1 relaciona a origem 
dos principais defeitos nos barramentos das subestações de 
energia.
26
Quadro 1 - Principais falhas nos barramentos de subestações
Rompimento da isolação 
devido a danos de natureza 
elétrica ou mecânica.
Falhas nos dispositivos de 
bloqueio das chaves de 
aterramento.
Objetos estranhos, muitas 
vezes, caídos sobre a 
subestação.
Falhas ou inexistência de 
um sistema de proteção 
contra descargas 
atmosféricas (SPDA).
Esquecimento da retirada 
dos cabos de aterramento 
após intervenções de 
manutenção.
 
Presença de répteis sobre 
os barramentos.
Esquecimento de 
ferramentas de trabalho 
sobre as barras.
Contaminação depoluentes 
ambientais, como maresia e 
resíduos industriais.
Fonte: Mamede Filho e Mamede (2011).
As proteções mais utilizadas para os barramentos, 
independentemente do nível tensão, estão representadas no 
Quadro 2.
Quadro 2 - Proteções mais utilizadas para os barramentos
Função Descrição Função Descrição
46 Proteção de 
fase terra 
aberta.
50Q Sobrecorrente 
instantânea 
de sequência 
negativa.
50 Proteção 
instantânea de 
fase.
51Q Sobrecorrente 
temporizada 
de sequência 
negativa.
50N Proteção 
instantânea de 
neutro.
64 Proteção de 
terra.
27
50BF Proteção 
contra falha no 
disjuntor.
67G Proteção 
direcional de 
terra.
51 Proteção 
temporizada 
de fase.
86 Bloqueio de 
segurança.
51N Proteção 
temporizada 
de neutro.
87B Proteção 
diferencial de 
barramento.
Fonte: Mamede Filho e Mamede (2011).
Há também um relé de distância que é conectado ao barramento, 
responsável pela primeira proteção do barramento.
Referências bibliográficas
LEÃO, F. B.; MANTOVANI, J. R. S. Proteção de sistemas de 
potência. Ilha Solteira, SP: Universidade Estadual Paulista Julio de 
Mesquita Filho, 2018.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas 
elétricos de potência. Rio de Janeiro, RJ, LTC, 2017.
PARA SABER MAIS
A proteção diferencial do barramento é realizada com relés 
numéricos diferenciais, função 87B. Os arranjos mais simples 
de barramento requerem um investimento menor. Já para 
sistemas que requerem alto índice de confiabilidade, o custo do 
investimento aumenta.
Existem vários tipos de arranjo de barramentos primários e 
secundários:
28
• Barramento simples no primário e barramento simples 
no secundário: se trata de um arranjo com custo de 
investimento menor. É utilizado para tensão de até 69 kV. 
A proteção diferencial é feita por meio de transformadores 
de corrente, conectados em paralelo. A operação é 
relativamente simples, porém, em caso de defeito no 
barramento ou no disjuntor geral, a subestação é desligada.
• Barramento principal e transferência: o barramento 
de transferência conecta com o barramento principal, por 
meio de um disjuntor aberto em condições normais. A 
proteção diferencial é realizada por transformadores de 
correntes, conectados em paralelo e devem ser instalados 
transformadores de potencial para alimentar as proteções 
que utilizam fonte de tensão.
• Barramento simples seccionado: apresenta a mesma 
concepção do arranjo de barramento simples. Utilizado para 
alimentação da subestação de dois ou mais circuitos de alta 
tensão. Baixo de nível de investimento e a perda de uma 
barra afeta somente as cargas a ela conectada.
Temos ainda, outras variações de arranjo, como: barramento 
simples seccionado com geração auxiliar, barramento duplo e 
barramento em anel.
Segundo Caminha (2019), descreve que fundamentalmente os 
relés para detecção de todos os tipos de faltas nas barras se 
espelham na lei de Kirchhoff das correntes, onde as correntes 
entrando e saindo da barra deve somar zero, vetorialmente.
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Referências bibliográficas
CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. 16. 
reimp. São Paulo, SP: Editora Blucher, 2019.
LEÃO, F. B.; MANTOVANI, J. R. S. Proteção de sistemas de potência. 
Ilha Solteira, SP: Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho, 
2018.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de 
potência. Rio de Janeiro. LTC, 2017.
TEORIA EM PRÁTICA
Uma determinada subestação de energia vem sofrendo 
constantes desligamentos não programados. Você foi designado 
para analisar se as proteções atuais estão atendendo os requisitos 
técnicos.
 
Figura 2 - Ilustração de uma subestação de energia
Fonte: SPmemory/ iStock.com. 
30
O barramento instalado possui arranjo simples no primário e 
a subestação é de 69 kV. Pensando em otimizar a avaliação, a 
equipe de manutenção adotou como estratégia inicial verificar 
se os relés de proteção estão corretamente especificados. 
Considerando essa estratégia, qual seria o primeiro relé de 
proteção que você realizaria a inspeção, pensando, inicialmente, 
que a origem dos desligamentos estaria nos barramentos?
Para conhecer a resolução comentada proposta pelo 
professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no 
ambiente de aprendizagem.
LEITURA FUNDAMENTAL
Indicação 1
Os barramentos são elementos importantes na concepção de 
um sistema elétrico de potência, dessa forma, a proteção dos 
mesmos tem uma significativa importância, visando manter o 
sistema em operação. O livro Introdução à proteção dos sistemas 
elétricos, do autor Amadeu C. Caminha aborda, no capítulo 12, 
considerações importantes sobre a proteção dos barramentos, 
tópicos relevantes para complementar o estudo. Para realizar a 
leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque 
pelo título da obra:
CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. 
16. reimp. São Paulo, SP: Editora Blucher, 2019.
Indicações de leitura
31
Indicação 2
Este artigo descreve um estudo que investigou os principais 
agentes de corrosão em quatro subestações de energia elétrica 
do estado do Rio Grande do Sul, três no litoral e uma em Porto 
Alegre. O objetivo foi determinar as taxas de corrosão de vários 
materiais metálicos expostos aos agentes agressivos existentes no 
ambiente das subestações, incluindo os barramentos.
Para realizar a leitura do artigo abaixo, acesse o site da Scielo, 
disponível em: www.Scielo.br. Acesso em: 13 maio 2020.
RIEDER, E. S. et al. Investigação dos principais processos de 
corrosão em estações de energia elétrica do Estado do RS. 
Matéria (Rio J.), Rio de Janeiro, RJ, v. 14, n. 3, p. 1000-1014.
QUIZ
Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a 
verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber 
Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes 
neste Aprendizagem em Foco.
Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão 
elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em 
Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, 
além de questões de interpretação com embasamento no 
cabeçalho da questão.
1. Falhas ou inexistências no sistema de proteção contra 
descargas atmosféricas representam uma das principais 
32
causas de falha em qual elemento do sistema elétrico de 
potência? Assinale a alternativa correta. 
a. Transformadores de potência.
b. Barramentos das subestações de energia.
c. Transformadores de Corrente (TC).
d. Transformadores de Potencial (TP).
e. Chaves seccionadoras. 
2. Considerando os diversos tipos de arranjo de 
barramentos, assinale a alternativa correta que 
representa o arranjo indicado para tensão máxima de 69 
kV, com menor custo de investimento.
a. Barramento simples seccionado.
b. Barramento simples não seccionado.
c. Barramento simples no primário e barramento simples no 
secundário.
d. Barramento axial simples. 
e. Barramento duplo axial no secundário. 
GABARITO
Questão 1 - Resposta B
Resolução: A falha ou inexistência no sistema de proteção 
contra descargas atmosféricas representam uma das 
principais causadoras das falhas nos barramentos das 
subestações elétricas, pois raios podem ocasionar danos à 
estrutura do barramento, além de danos elétricos ao sistema 
em função surtos de tensão.
33
Questão 2 - Resposta C
Resolução: O barramento simples no primário e barramento 
simples no secundário representam o arranjo com custo de 
investimento menor. Utilizado para tensão até 69 kV, onde a 
proteção diferencial é feita por meio de transformadores de 
corrente conectados em paralelo. 
TEMA 4
Proteção de geradores e rede de 
distribuição 
______________________________________________________________
Autoria: Joubert Rodrigues dos Santos Júnior
Leitura crítica: Renato Kazuo Miyamoto
35
DIRETO AO PONTO
Considerando o sistema elétrico de potência como um todo 
(geração, transmissão e distribuição), o sistema de distribuição 
é o mais vulnerável aos eventos que podem gerar interrupçõesno fornecimento de energia. Essa vulnerabilidade ocorre devido 
à proximidade da rede de distribuição com os grandes centros 
consumidores e também devido a extensão da rede.
Na região urbana, o sistema de distribuição pode apresentar 
trechos aéreos ou subterrâneos; já nas regiões rurais, os trechos 
são aéreos. A Figura 1 representa um diagrama em bloco 
simplificado do sistema elétrico de potência, destacando o sistema 
de distribuição de energia.
Figura 1 - Diagrama em bloco do sistema elétrico de potência
Fonte: elaborada pelo autor. 
Grandes consumidores, como as indústrias e grandes centros 
comerciais, recebem a energia da rede de distribuição primária, 
ou seja, em alta e média tensão. Pequenos estabelecimentos 
comerciais e consumidores residenciais são alimentados pela rede 
de distribuição secundária, ou seja, em baixa tensão.
36
Os sistemas de distribuição de energia são compostos por 
alimentadores que suprem a demanda de energia nos 
consumidores finais e estão sujeitas a interferências externas que 
podem, de alguma forma, interromper o fornecimento de energia. 
Quadro 1 - Interferências no sistema de distribuição de 
energia
Rede distribuição urbana Rede distribuição rural
Roubos de cabos. Queda de árvores.
Colisão de veículos. Queda de postes.
Quedas de galhos de 
árvores.
Queimadas próximas à 
rede.
Objetos estranhos jogados 
sobre a rede.
Animais e pássaros sobre a 
rede.
Pipas.
Fonte: adaptado de Mamede (2011).
Uma das prioridades para empresas que operam com rede de 
distribuição de energia elétrica é garantir a confiabilidade do 
fornecimento de energia, otimizando os investimentos. Dessa 
forma, tecnologias como monitoramento remoto, automatização 
do estudo seletividade e coordenação ganham destaque no 
estudo de proteção desse sistema.
Referências bibliográficas
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas 
elétricos de potência. Rio de Janeiro. LTC, 2017.
37
PARA SABER MAIS
Algumas recomendações referentes ao projeto de proteção de um 
sistema de distribuição energia são importantes para estabelecer 
um padrão básico do nível de proteção e, portanto, uma 
uniformidade da confiabilidade do sistema projetado. O Quadro 2 
descreve algumas recomendações para elaboração do projeto.
Quadro 2 - Interferências no sistema de distribuição de 
energia
Recomendação para o projeto de proteção no sistema de 
distribuição:
• No primário dos transformadores de distribuição: utilizar 
chaves fusíveis.
• No início dos ramais:
- Equipamentos indispensáveis: chaves fusíveis.
- Equipamentos alternativos em função da importância da 
carga: religador ou seccionador.
• No percurso dos alimentadores longos: se a proteção de 
retaguarda não for capaz de sensibilizar pela corrente de 
defeito, deve ser instalado um equipamento de proteção 
que pode ser chave fusível, religador e seccionador.
• Após uma carga considerada de importância quanto à 
continuidade: pode-se utilizar chave fusível, religador ou 
seccionador.
• Em ramais, cujos consumidores de média tensão a eles 
conectados, são protegidos por disjuntores sem proteção 
contra defeitos monopolares à terra, como no caso 
de relés de ação direta: deve-se utilizar religadores ou 
seccionadores, evitando o emprego de fusíveis.
• Não utilizar mais que dois fusíveis em série nos 
alimentadores longos.
38
• Não utilizar qualquer equipamento de proteção ao longo 
do alimentador tronco que permita manobra com outro 
alimentador, a fim de evitar as seguintes falhas:
- Funcionamento inadequado do fusível já instalado e perda de 
coordenação com nova configuração.
- Alimentação invertida nos seccionadores, impossibilitando seu 
funcionamento.
- Alimentação invertida dos religadores e perda de seletividade 
com a nova configuração.
Fonte: Mamede e Mamede Filho (2011.
Referências bibliográficas
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas 
elétricos de potência. Rio de Janeiro, RJ, LTC, 2017.
TEORIA EM PRÁTICA
Em um projeto, de proteção de um sistema de distribuição de 
energia elétrica, foi especificado um relé de religamento para 
controlar e comandar o religador (função 79). Além da função 
79, são utilizados para a proteção em rede de distribuição das 
seguintes funções de proteção: 50, 51, 51N, 59 e 27.
39
Figura 1 - Ilustração sistema de distribuição de energia
Fonte: zms/ iStock.com. 
Sabendo que o percurso do alimentador é longo e que a carga que 
alimenta tem uma grande importância, e sabendo que a proteção 
de retaguarda não é capaz de ser sensibilizada pela corrente de 
defeito, podemos afirmar que o relé de proteção com função 79 
foi corretamente especificado? Justifique.
Para conhecer a resolução comentada proposta pelo 
professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no 
ambiente de aprendizagem.
40
LEITURA FUNDAMENTAL
Indicação 1
Os defeitos, de origem interna ou externa dos geradores, 
representam um risco para manter o sistema elétrico de potência 
ativo, pois são os geradores os responsáveis por gerar a energia 
que transita pelo sistema elétrico. O livro Introdução à proteção dos 
sistemas elétricos, do autor Amadeu C. Caminha, aborda, no capítulo 
10, considerações importantes sobre a proteção dos geradores, 
incluindo esquemas de ligações e discussões sobre as diversas 
topologias de proteção, tópicos relevantes para complementar o 
estudo. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual 
da Kroton e busque pelo título da obra e leia o capítulo 10:
CAMINHA, A. C. Proteção das máquinas rotativas. In: Introdução à 
proteção dos sistemas elétricos. 16. reimp. São Paulo, SP: Editora 
Blucher, 2019. 
Indicação 2
Este artigo descreve uma abordagem computacional, com 
objetivo de resolução de problemas de alocação de dispositivos 
indicadores de falha em alimentadores da rede de distribuição de 
energia, propondo a identificação do melhor local para instalação 
dos dispositivos.
Para realizar a leitura do artigo, acesse o site da Scielo, disponível 
em: www.Scielo.br. Acesso em: 13 maio 2020.
Indicações de leitura
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USIDA, W. F. et al. Alocação eficiente de indicadores de faltas em 
um sistema de distribuição real usando computação evolutiva. 
Sba Controle & Automação, Campinas, SP, v. 23, n. 3, p. 306-320, 
2012.
QUIZ
Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a 
verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber 
Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste 
Aprendizagem em Foco.
Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão 
elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco 
e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de 
questões de interpretação com embasamento no cabeçalho 
da questão.
1. As concessionárias operadoras do sistema de distribuição de 
energia são responsáveis por entregar ao consumidor final 
os pacotes de energias negociados contratualmente. Qual a 
principal prioridade dessas empresas? 
a. Vender a maior quantidade possível de energia e garantir 
um lucro alto.
b. Garantir a confiabilidade do fornecimento de energia, 
otimizando os investimentos.
c. Estabelecer padrão de entrega de energia sem levar em 
consideração a qualidade de energia.
d. Instalar o maior número possível de dispositivos de 
proteção na rede, independente do custo e da viabilidade.
42
e. Estabelecer contratos com grandes consumidores e, 
consequentemente, aumentar seu lucro na venda de 
energia. 
2. Grandes consumidores, como as indústrias, recebem 
a energia da rede de distribuição primária. Assinale a 
alternativa correta sobre o fornecimento de energia para 
o pequeno consumidor. 
a. São alimentados pela rede de distribuição primária em baixa 
tensão.
b. São alimentados pela rede de distribuição secundária em 
alta tensão.
c. São alimentados pela rede de distribuição secundária em 
baixa tensão.
d. São alimentados diretamente das linhas de transmissão em 
alta tensão. 
e. São alimentados exclusivamente por cooperativas regionais. 
GABARITO
Questão1 - Resposta B
Resolução: Uma das prioridades para empresas que operam 
com rede de distribuição de energia elétrica é garantir a 
confiabilidade do fornecimento de energia, otimizando 
os investimentos e, consequentemente, atendendo os 
indicadores de medição estabelecidos pela ANEEL.
Questão 2 - Resposta C
43
Resolução: Pequenos estabelecimentos comerciais, 
consumidor residencial, são alimentados pela rede de 
distribuição secundária, ou seja, em baixa tensão. 
BONS ESTUDOS!
	Apresentação da disciplina
	Introdução
	TEMA 1
	Direto ao ponto
	Para saber mais
	Teoria em prática
	Leitura fundamental
	Quiz
	Gabarito
	TEMA 2
	Direto ao ponto
	Para saber mais
	Teoria em prática
	Leitura fundamental
	Quiz
	Gabarito
	TEMA 3
	Direto ao ponto
	Para saber mais
	Teoria em prática
	Leitura fundamental
	Quiz
	Gabarito
	TEMA 4
	Direto ao ponto
	Para saber mais
	Teoria em prática
	Leitura fundamental
	Quiz
	Gabarito
	Botão TEMA 5: 
	TEMA 2: 
	Botão 158: 
	Botão TEMA4: 
	Inicio 2: 
	Botão TEMA 6: 
	TEMA 3: 
	Botão 159: 
	Botão TEMA5: 
	Inicio 3: 
	Botão TEMA 7: 
	TEMA 4: 
	Botão 160: 
	Botão TEMA6: 
	Inicio 4: 
	Botão TEMA 8: 
	TEMA 5: 
	Botão 161: 
	Botão TEMA7: 
	Inicio 5: