Proteção de geradores e rede de distribuição

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WBA0463_v1.0
Proteção do sistema elétrico de 
potência
Proteção de geradores e rede 
de distribuição
Bloco 1
Joubert R. S. Júnior
Proteção de geradores
► Os geradores são elementos do sistema elétrico de potência com elevado 
custo agregado e, também por este motivo, requerem um sistema de 
proteção adequado e confiável. Falhas operacionais geram consequências 
graves ao sistema elétrico.
► O investimento em proteção de geradores é justificado em função da 
importância que esse equipamento tem no contexto do sistema elétrico de 
potência.
A proteção de geradores é concentrada nas faltas descritas na Figura 1:
Fonte: elaborada pelo autor.
Figura 1 – Definições conceituais
Falha na isolação, gerando curto-
circuito entre espiras, fase-fase, fase-
terra ou trifásica.
Envelhecimento precoce dos 
enrolamentos.
Proteção de geradores
A proteção de geradores é concentrada nas faltas descritas na Figura 2:
Fonte: elaborada pelo autor.
Figura 2 – Definições conceituais
Condições operacionais anormais, como 
perda de campo, vibrações, sobrevelocidade, 
sobrecarga, rejeição de carga, sobretensões 
de origem atmosféricas, sobretensões por 
manobra no sistema, perda sincronismo.
De origem nos equipamentos 
agregados: curto-circuito nos 
transformadores de corrente e de 
potencial e curto-circuito no 
transformador elevador.
Proteção de geradores
Proteção de geradores
▪ Curto-circuito em função da falha de isolação é ocasionada em função da:
sobretensão
sobreaquecimento
Figura 3 – Causas de curto-circuito por falha de isolação
Fonte: elaborada pelo autor.
Proteção de geradores
Figura 4 – Principais causas do sobreaquecimento nos geradores
Fonte: elaborada pelo autor.
As principais causas do sobreaquecimento:
ventilação
corrente 
desequilibrada
Proteção de geradores
Quadro 1 – Funções adequadas para sistema proteção dos geradores
Fonte: elaborado pelo autor.
O sistema de proteção de geradores deve possuir características de proteção capaz de minimizar 
os danos em caso de faltas.
Item Descrição
1 Rapidez de atuação para faltas internas.
2 Sensibilidade às faltas externas.
3 Limitar o valor de corrente de defeito para a terra.
4 Identificar condições anormais e atuar em caso de risco ao 
sistema elétrico.
Proteção de geradores
acionados por motores
hidrelétricos
turbogeradores
síncronos
indução
Figura 5 – Classificação dos geradores em função de sua excitação
Fonte: elaborada pelo autor.
• Classificação dos geradores:
Proteção de geradores
Percentual de falhas em equipamentos da usina:
Quadro 2 – Percentual de falhas em equipamentos das usinas
Equipamentos Percentual de falhas (%)
Gerador 28,73
Regulador de velocidade 21,28
Turbinas 12,23
Excitação 10,10
Adução/sucção 8,51
Mancal 13,30
Serviço auxiliar 4,25
Quadro de comando 1,60
Fonte: Kinderman (2018, [s.p.]).
Tipos de proteção para geradores
Bloco 2
Joubert R. S. Júnior
Tipos de proteção
► A viabilidade técnica deve ser adotada para determinar as funções de 
proteção que deverão ser utilizadas com melhor custo/benefício.
► O Quadro 3 recomenda as proteções que poderão ser utilizadas em função da 
potência nominal do sistema.
Tipos de proteção
Proteção
Potência nominal dos geradores em kW
100
a
500
500
a
100
1000
a
5000
5000
a
10000
10.000
a
50.000
50.000
a
100.000
Diferencial
Sobrecorrente
Sobrecarga
Sobretensão
Temperatura elevada
Sobrevelocidade
Perda de carga
Perda de sincronismo
Perda de excitação
Subfrequência
Fonte: adaptado de Mamede & Mamede (2011).
Quadro 3 – Proteções adequadas para geradores em função da potência
Tipos de proteção
● Função 12: proteção contra sobrevelocidade.
● Função 21: proteção distância.
● Função 25: dispositivo de sincronização.
● Função 26: proteção térmica.
● Função 27: proteção contra subtensão.
● Função 30: dispositivo anunciador.
● Função 32P: proteção direcional contra potência ativa: 
antimotorização.
● Função 32Q: proteção direcional contra potência reativa.
● Função 37: proteção contra perda de excitação.
● Função 40: proteção de campo ou perda excitação.
● Função 46: proteção contra desequilíbrio de corrente.
● Função 49: proteção de imagem térmica.
● Função 50: proteção instantânea de fase.
● Função 50N: proteção instantânea de neutro.
● Função 51: proteção temporizada de fase.
● Função 51N: proteção temporizada de neutro.
● Função 51G: proteção contra sobrecorrente 
temporizada de terra.
● Função 87G: proteção de sobrecorrente diferencial.
Proteção em sistemas de 
distribuição
Bloco 3
Joubert R. S. Junior
Proteção em sistemas de distribuição
Na região urbana, o sistema de 
distribuição pode apresentar trechos 
aéreos ou subterrâneos; já nas regiões 
rurais os trechos são aéreos.
Figura 5 – Rede de distribuição
Fonte: IltonRogerio/iStok.com.
Proteção em sistemas de distribuição
Fonte: elaborada pelo autor.
Figura 6 – Diagrama em bloco simplificado
geração
transmissão
subtransmissão
distribuição 
primária
distribuição 
secundária
Consumidores em 
baixa tensão.
Sistema de distribuição.
Consumidores em média e 
alta tensão.
Proteção em sistemas de distribuição
Grandes 
consumidores
Distribuição 
primária
Média e alta 
tensão
Pequenos 
consumidores
Distribuição 
secundária
Baixa tensão
Figura 7 – Alimentação dos consumidores
Fonte: elaborada pelo autor.
Proteção em sistemas de distribuição
Os sistemas de distribuição de energia são compostos por 
alimentadores que suprem a demanda de energia nos consumidores 
finais e estão sujeitos a interferências externas que podem, de alguma 
forma, interromper o fornecimento de energia.
Proteção em sistemas de distribuição
Roubos de cabos
Colisão de carros
Pipas
Queda de galhos na rede
Objetos estranhos na rede
Queda de árvores
Quedas de postes
Animais e 
pássaros na rede
Queimadas
Objetos estranhos 
na rede
R
ed
e 
u
rb
an
a
R
ed
e 
ru
ra
l
Figura 8 – Interferências externas na rede de distribuição de energia
Fonte: elaborada pelo autor.
Proteção em sistemas de distribuição
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. Assim, a tecnologia como monitoramento 
remoto, automatização do estudo, seletividade e coordenação ganham 
destaque no estudo de proteção desse sistema.
Recomendações para o projeto de proteção em sistemas de 
distribuição
● Primário do transformador de distribuição: fazer uso de chave 
fusível.
● No início dos ramais:
- Equipamentos indispensáveis: chaves fusíveis.
- Equipamentos que podem ser utilizados em 
função do grau de importância de: religadores ou 
seccionadores.
● No percurso dos alimentadores longos: se a proteção de 
retaguarda não for capaz de sensibilizar pela corrente de defeito, 
poderá ser utilizado equipamento de proteção como fusíveis e 
religadores, além das seccionadoras.
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Fonte: Mamede & Mamede (2017).
Recomendações para o projeto de proteção em sistemas de 
distribuição
● 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.
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Fonte: Mamede & Mamede (2017).
Recomendações para o projeto de proteção em sistemas de 
distribuição
● 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 o seu 
funcionamento.- Alimentação invertida dos religadores e perda de seletividade com a 
nova configuração.
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Fonte: Mamede & Mamede (2017).
Teoria em Prática
Bloco 4
Joubert R. S. Júnior
Reflita sobre a seguinte situação
Sabemos que a rede de distribuição elétrica é composta por alimentadores 
que estão sujeitos a várias interferências que podem prejudicar o 
abastecimento de energia elétrica para os consumidores finais. Essas 
interferências, em sua grande maioria, estão relacionadas com a 
proximidade da rede com os centros urbanos e também com sua grande 
extensão.
Pensando em otimizar o sistema de proteção, levando em consideração o 
custo benefício, os projetos devem considerar a importância das cargas à 
que estão sujeitas a alimentação.
Norte para a resolução
• Levando em consideração que se trata de um projeto de proteção do 
sistema de distribuição de energia elétrica, foi especificado um relé de 
religamento para controlar e comandar o religador (função 79).
• Sabe-se que o percurso do alimentador é longo e que a carga que ele 
alimenta tem uma grande importância.
Norte para a resolução
Passo 1: verificar as possíveis funções de proteção que são recomendadas para o 
sistema de distribuição de energia.
Passo 2: verificar quais são as características da rede e se existe algum fator que 
pode neutralizar a utilização das proteções.
Norte para a resolução
Analisando as recomendações de proteção para a 
rede de distribuição e levando em consideração:
Que o percurso do alimentador é longo e que a carga 
que ele alimenta tem uma grande importância, e 
sabendo que a proteção de retaguarda não é capaz 
de ser sensibilizada pela corrente de defeito.
Norte para a resolução
Podemos concluir que:
A utilização do relé de religamento para controlar e comandar o religador, com 
função 79, está correta, levando em consideração as características da rede e da 
importância da carga. Como a utilização do religador é recomendada, a especificação 
do relé é aconselhável.
Dica do(a) Professor(a)
Bloco 5
Joubert R.S.Júnior
Dica do(a) professor(a)
❶ SOUZA, Leonardo L. C. de; MALDONADO, Mauricio U.; RADOS, Gregorio J. V. Gestão da 
terceirização no setor brasileiro de distribuição de energia elétrica. Rev. adm. empres., São 
Paulo, v. 51, n. 2, p. 188-201, abr./2011.
❷ GALLEGO, Luis A.; ECHEVERRIA, Mauricio G.; PADILHA-FELTRIN, Antonio. Fluxo de potência 
trifásico probabilístico para redes de distribuição usando o método de estimação por 
pontos. Sba Controle & Automação, Campinas, v. 23, n. 2, p. 179-189, abr./2012.
Acesse o site da Scielo e pesquise por estes artigos:
Referências
CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. 16. 
reimpressão. São Paulo: Editora Blucher, 2019.
GALLEGO, L. A.; ECHEVERRIA, M. G.; PADILHA-FELTRIN, A. Fluxo de potência 
trifásico probabilístico para redes de distribuição usando o método de 
estimação por pontos. Sba Controle & Automação, Campinas, v. 23, n. 2, p. 
179-189, abr./2012.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de 
potência. Rio de Janeiro. LTC, 2017.
KINDERMAN, G. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência. 2. ed. 
Florianópolis: edição do autor, 2018.
Bons estudos!
	Slide 1: WBA0463_v1.0
	Slide 2: Proteção de geradores e rede de distribuição
	Slide 3: Proteção de geradores
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	Slide 6: Proteção de geradores
	Slide 7: Proteção de geradores
	Slide 8: Proteção de geradores
	Slide 9: Proteção de geradores
	Slide 10: Proteção de geradores
	Slide 11: Tipos de proteção para geradores
	Slide 12: Tipos de proteção
	Slide 13: Tipos de proteção
	Slide 14: Tipos de proteção
	Slide 15: Proteção em sistemas de distribuição
	Slide 16: Proteção em sistemas de distribuição
	Slide 17: Proteção em sistemas de distribuição
	Slide 18: Proteção em sistemas de distribuição
	Slide 19: Proteção em sistemas de distribuição
	Slide 20: Proteção em sistemas de distribuição
	Slide 21: Proteção em sistemas de distribuição
	Slide 22: Recomendações para o projeto de proteção em sistemas de distribuição
	Slide 23: Recomendações para o projeto de proteção em sistemas de distribuição
	Slide 24: Recomendações para o projeto de proteção em sistemas de distribuição
	Slide 25: Teoria em Prática
	Slide 26: Reflita sobre a seguinte situação
	Slide 27: Norte para a resolução
	Slide 28: Norte para a resolução
	Slide 29: Norte para a resolução
	Slide 30: Norte para a resolução
	Slide 31: Dica do(a) Professor(a)
	Slide 32: Dica do(a) professor(a)
	Slide 33: Referências
	Slide 34: Bons estudos!