Relés de Impedância em Sistemas Elétricos

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Aula 09
Relés de distância (21)
Impedância
PROF. MIGUEL MORETO
MIGUEL.MORETO@UFSC.BR
LABSPOT – LABORATÓRIO DE S ISTEMAS DE POTÊNCIA
EEL7106 - PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 1AULA 08
mailto:miguel.moreto@ufsc.br
o Ajuste e coordenação de relés de sobrecorrente, mudam 
conforme a configuração do sistema.
◦ Associado a operação do sistema
◦ Dificuldade de ajuste e coordenação em sistemas mais complexos (em 
anel)
o Nesses casos, é melhor o relé de distância.
o Mede um parâmetro da linha até o ponto da falta.
o O valor varia conforme a localização da falta.
o Daí a origem do nome.
Introdução
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o Relé de impedância
o Relé de admitância (mho)
o Relé de reatância
o Em relés digitais é chamada de proteção de distância (21) e 
pode ser uma mistura dos tipos acima.
o Principal aplicações:
◦ Proteção de LTs.
◦ Retaguarda de unidades de geração.
◦ Proteção de perda de excitação de máquinas síncronas.
◦ Proteção de perda de sincronismo
Tipos
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o Análogo eletromecânico:
o Mede tensão e corrente:
Princípio de funcionamento
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𝜏𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 = 𝐾1𝐼
2 − 𝐾2𝑉
2 − 𝐾𝑚
o No limiar de operação (𝜏𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 = 0):
𝑉
𝐼
2
=
𝐾1
𝐾2
−
𝐾𝑚
𝐾2𝐼
2
o V/I representa uma impedância (Z) “vista” pelo relé:
𝑍 =
𝐾1
𝐾2
−
𝐾𝑚
𝐾2𝐼
2
o Durante o curto a corrente tem valor elevado, logo:
𝐾𝑚
𝐾2𝐼
2
≅ 0 ⟹ 𝑍 =
𝐾1
𝐾2
= 𝑐𝑡𝑒 = 𝐾
Princípio de funcionamento
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o Como 𝑍 é um número complexo: 𝑍 = 𝑅 + 𝑗𝑋
𝑍2 = 𝑅2 + 𝑋2 = 𝐾2
o O limiar de operação então fica:
Princípio de funcionamento
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o Ajustamos o raio da circunferência, através das constantes 𝐾1
e 𝐾2
𝑍𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 =
𝐾1
𝐾2
o O centro da circunferência está posicionado no ponto onde 
está localizado o TP.
Ajuste do relé de impedância
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o O relé de impedância é não direcional.
Direcionalidade
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o Supondo ajuste em 80% da impedância da LT.
Direcionalidade
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Atuação de 
ambas as 
proteções!
o Usando o relé 21 supervisionado pelo 67:
Usando um relé 67
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o Com adição do relé direcional:
Sistema anterior
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𝑍𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑎 =
𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑎
𝐼𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑎
𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑎 =
𝑉𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑎
𝑅𝑇𝑃
𝐼𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑎 =
𝐼𝑝𝑟𝑖𝑚á𝑟𝑖𝑎
𝑅𝑇𝐶
𝑍𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑎 = 𝑍𝑝𝑟𝑖𝑚á𝑟𝑖𝑎
𝑅𝑇𝐶
𝑅𝑇𝑃
Impedância vista pelo relé
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o Em geral tem 3 zonas de operação.
Zonas de atuação
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o 1ª zona:
◦ 𝑍𝑧𝑜𝑛𝑎1 =80% da LT a jusante do relé.
◦ Temporização = 0 (instantânea)
o 2ª zona:
◦ 𝑍𝑧𝑜𝑛𝑎2 = 100% da LT + (50 a 60)% da LT seguinte.
◦ Temporização = 𝑇2 = ∆𝑡
o 3ª zona:
◦ 𝑍𝑧𝑜𝑛𝑎3 = 100% da LT + 100% da LT seguinte + (20 a 30)% da próxima LT
◦ Temporização = T3 = 𝑇2 + ∆𝑡 = 2∆𝑡
Ajuste e temporização
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Diagrama DC
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