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Filoso�a e metodologia da proteção Profa. Isabela Oliveira Guimarães e Prof. Felipe Laure Miranda Descrição Você vai conhecer os principais equipamentos de proteção do sistema, seus princípios de funcionamento e aspectos construtivos. Propósito Em condições normais de operação, assume-se que não existem falhas no sistema, porém, todos os equipamentos estão sujeitos a falhas o tempo todo. Isso pode comprometer o funcionamento do sistema e interromper o fornecimento de energia. Por isso, é importante entender o que causa uma falha e como proteger e minimizar o sistema de danos. Objetivos Módulo 1 Equipamentos de proteção e suas características 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 1/53 Identificar os principais equipamentos de proteção e os tipos de defeitos do sistema. Módulo 2 Funções de proteção e grandezas de análise Analisar as principais funções da proteção e como são classificadas. Módulo 3 Proteção de sistemas de distribuição Analisar os dispositivos de proteção e a manobra do sistema de distribuição. Introdução Olá! Antes de iniciarmos, assista ao vídeo e entenda os principais aspectos que serão abordados ao longo deste conteúdo sobre os dispositivos de proteção, suas características principais e formas de atuação. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 2/53 1 - Equipamentos de proteção e suas características Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car os principais equipamentos de proteção e os tipos de defeitos do sistema. Equipamentos de proteção Confira neste vídeo os principais equipamentos utilizados no sistema elétrico, com foco nos relés. Proteção do sistema elétrico Confira neste vídeo o funcionamento do sistema elétrico e as principais falhas identificadas. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 3/53 Todo equipamento, circuito e/ou sistema deve ser utilizados de maneira segura e confiável. O uso de um produto como a eletricidade precisa de atenção minuciosa quanto aos critérios de operação. Por isso, são inseridos no sistema equipamentos que visam assegurar a proteção da rede e dos usuários. Para melhor entendimento desse estudo, é necessário revisar alguns conceitos importantes acerca do funcionamento do sistema elétrico de potência, bem como algumas terminologias. Vamos conferi-los! O funcionamento do sistema elétrico O sistema elétrico é composto pelos subsistemas de geração, transmissão, distribuição e pelos consumidores. O sistema de geração é composto por usinas e produtores independentes, de diversas naturezas, como: Hídricas Térmicas 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 4/53 Nucleares Solares Eólicas As unidades geradoras são conectadas ao sistema interligado nacional (SIN), com o objetivo de suprir a demanda de carga do país. O valor de potência gerado chega ao sistema de distribuição por meio do sistema de transmissão. A energia é levada da geração para a distribuição em níveis elevados, para a minimização das perdas. Já no sistema de distribuição, os níveis de tensão são reduzidos para que a energia seja distribuída ao consumidor. Os equipamentos responsáveis 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 5/53 por elevar e reduzir os níveis de tensão no sistema elétrico são chamados de transformadores. Todo o processo de geração, transmissão e distribuição deve ser feito de maneira segura, garantindo a qualidade do produto e a confiabilidade do serviço. Assim, são incluídos no processo equipamentos com a função de identificar possíveis danos na rede, como curto-circuito, sub e sobretensão, sobrecargas, proteção contra raios e outros. Sala de controle de uma usina de geração de energia nuclear. A lógica aplicada segue a mesma utilizada em uma instalação residencial, na qual os circuitos são protegidos por disjuntores e relés, porém, para esse caso, os equipamentos são robustos e bem maiores que os residenciais. Possíveis faltas em um sistema A operação ideal de um sistema seria o caso em que nenhum distúrbio, perdas ou intercorrências acontecessem. Mas esse tipo de operação não é passível de ser alcançada, pois de tempos em tempos são identificadas falhas operacionais nos componentes, que podem ser resultado do envelhecimento, falhas naturais ou outras causas. Com isso, pode-se esperar que o resultado seja a interrupção da operação, que é dada pelo acionamento dos dispositivos de proteção. Atenção! Os problemas caracterizados como faltas em um sistema de potência ocorrerão mesmo que todos os protocolos, regras e manutenções sejam seguidos. Entretanto, as boas práticas podem minimizar a ocorrência de certos tipos de defeito e colaborar para o melhor desempenho da rede. Entre as falhas identificadas no sistema elétrico de potência, as principais são: Curto-circuito 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 6/53 Sobrecarga Sobretensão Subtensão Ao identificar alguma dessas anomalias ou falhas, a proteção tem a função de desconectar o sistema para que esse defeito não se propague e danifique diversos equipamentos. O monitoramento do sistema em sua extensão e os dados coletados dos diversos dispositivos permitem identificar as principais causas das interrupções ocorridas, suas origens e a duração do defeito. Com isso, é possível estudar o planejamento da operação visando ao melhor desempenho da rede. Estima-se que: Quanto ao tipo de curto-circuito, uma das falhas mais severas, o de maior ocorrência é o fase-terra, seguido pelo bifásico e por último pelo trifásico. Disjuntores Os fenômenos naturais são os maiores responsáveis pelos defeitos do sistema, cerca de 48%. A maior parte das falhas ocorre nas linhas de transmissão (68%). Seguidas por 10% na distribuição. As falhas (57%) duram entre 1 e 3 minutos. À medida que esse valor aumenta, o defeito tende a ser mais raro, isto é, a ocorrer menos. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 7/53 Compreendendo sobre os disjuntores Confira neste vídeo os principais dispositivos de proteção, com um foco maior nos disjuntores. A proteção do sistema elétrico de potência (SEP) é feita principalmente com relés, fusíveis e disjuntores, sendo que a operação de um disjuntor é dependente do acoplamento de um equipamento adicional, os relés. Tanto na classe de relés quanto na classe de fusíveis há uma diversidade de equipamentos disponíveis para a aplicação no sistema, cuja função é interromper o defeito ou anomalia a partir de determinada característica. A aplicação de cada equipamento dependerá da proteção desejada e da característica do surto. Usualmente, os fusíveis são direcionados para a proteção do sistema de distribuição, um tipo básico de proteção e, devido ao baixo custo, são muito utilizados. Esse dispositivo será mais detalhado posteriormente. Agora vamos avaliar em detalhes o funcionamento e aplicação dos relés. O disjuntor (circuit breaker – CB) é um dispositivo de proteção que permite a abertura de um circuito ou trecho defeituoso de um sistema. Observe nas imagens os dois tipos desse disjuntor: CB aplicado em baixos níveis de tensão 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 8/53 São os modelos usados em proteções de baixa tensão, ou seja, nas instalações residenciais (dentro do quatro de distribuição).CB aplicado ao sistema de potência São os disjuntores de potência, utilizados na proteção do SEP. O CB não atua como uma unidade isolada, ele requer um equipamento que monitore as variáveis do sistema e envie sinais para que ele possa atuar e exercer a interrupção, ou seja, cessar a alimentação do trecho defeituoso. Esses equipamentos são chamados de relés de proteção e têm função sensorial dentro do SEP. O funcionamento do disjuntor se resume à separação e abertura dos terminais para interrupção do circuito. Durante essa separação, pode ocorrer o surgimento de arcos elétricos que devem ser cessados de forma mais breve possível. Para isso, utilizam-se formas de deionização, que são incluídas na característica construtiva do equipamento, assim é comum que o meio extintor seja ar, gás ou óleo, que são fatores classificativos desses equipamentos. A classificação dos disjuntores pode ser feita a partir das formas de interrupção do arco. Vamos conhecê-las a seguir: Oléo Os contatos ficam imersos no óleo e quando o contato se abre, o arco é cessado pelo material isolante. Gás SF6 E d ól i i t t t té 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 9/53 A classificação também pode ser feita tendo por base o tipo de acionamento do dispositivo, em que o sistema de mola é mais comum, existindo também os sistemas de solenoide, ar comprimido e hidráulico. Relés Existem diversos tipos de relés que atuarão sob ação de determinada característica. Esta, quando alterada, indica a existência de alguma anomalia no sistema. Em vez de óleo, o recipiente com o contato contém gás SF6. Devemos prestar atenção a vazamentos durante a manipulação do equipamento, uma vez que o gás é incolor. Interrupção a vácuo Os contatos se encontram no interior de uma ampola a vácuo. Sopro magnético O arco é conduzido pela força eletromagnética para a câmara de extinção. Ar comprimido Altera-se o nível de pressão do ar que fica dentro de um recipiente e é responsável por reduzir a temperatura do arco e extingui-lo. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 10/53 Em geral, a sensibilidade ao defeito é identificada a partir de elevações nos níveis de corrente que circulam no SEP, alterações nos níveis de tensão, que podem ser superiores ou inferiores aos limites operacionais permitidos, variações quanto ao módulo e ângulo de tensão ou corrente. O monitoramento do sistema pode ser feito diante do comportamento da corrente elétrica em relação ao seu sentido, uma vez que a variação do sentido de circulação das cargas é um fator indicativo da inversão do fluxo de potência, podendo este não ser suportado pelo sistema. Por fim, mas não menos importante, monitoram-se variações na impedância do sistema. Relé digital. Um relé, responsável pela proteção de um sistema, pode ser brevemente estruturado e seu funcionamento segue estas etapas: 1. Os transformadores de medida TC e TP enviam sinais para a unidade de conversão de sinal de que irão adequá-lo para níveis do relé. 2. Os valores enviados ao relé são comparados a valores referenciais armazenados. Nesse caso, se o valor recebido for superior ao referencial, identifica-se um problema e emite-se um sinal, que é enviado a uma unidade de saída. A fonte de tensão auxiliar tem a função de energizar as unidades de medida, de saída e a unidade de acionamento. A unidade de saída, que recebe o sinal da unidade de medida, aciona um contato auxiliar ou uma chave da unidade de acionamento. Esta, por sua vez, é a responsável por desconectar o sistema, sendo composta por um disjuntor ou interruptor. Confira! 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 11/53 Estrutura de um relé de proteção. Evolução do equipamento Os relés evoluíram ao longo dos anos. O primeiro modelo utilizado, no início do século XX, foi um modelo eletromecânico que operava a partir da identificação de sobrecorrente por indução. Em seguida, vieram as proteções classificadas como direcionais e de distância, que serão detalhadas nos módulos posteriores. Vejamos agora os marcos importantes na evolução e atualização desse dispositivo. 1901 Primeiro dispositivo eletromecânico. 1908 Introdução da proteção diferencial de corrente. 1910 Introdução das proteções direcionais. 1930 I t d ã d t ã d 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 12/53 Nota-se que, em 1980, os primeiros elementos digitais marcaram o processo evolutivo do relé, apesar disso, esses componentes não foram bem recebidos por causa da má reputação deixada pelos dispositivos anteriores (eletrônicos), que não eram confiáveis, e devido à grande quantidade de falhas, não houve aderência ao mercado. Esses relés dominaram o ramo da proteção, destacando-se sobre os demais, trazendo benefícios, como redução de tempo de formação técnica dos profissionais, tempo de vida útil (ligado diretamente à tecnologia) e inteligência de rede, agregada pelas unidades microprocessadas. Os relés possuem variações construtivas e podem ser classificados a partir de: Grandezas de atuação: se a grandeza principal for capaz de fazê-lo atuar. Grandezas de resposta: quanto à grandeza específica de atuação. Exemplo: um relé classificado por sua grandeza de atuação pode ser elétrico ou mecânico. Considerando um relé de grandeza elétrica, quanto à grandeza a ser medida, tem-se a corrente, tensão, ângulo, impedância e outras. Aspectos construtivos: eletromecânicos, digitais e eletrônicos, principalmente. Função de atuação. Conexão no sistema: primária ou secundária. Introdução da proteção de distância e desenvolvimento dos primeiros dispositivos com base eletrônica. 1960 Introdução da proteção eletrônica. 1980 Primeiros elementos utilizando tecnologia digital. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 13/53 Alimentação: contínua ou alternada. Componente a proteger: linhas, máquinas e outros. Tempo de atuação. Outros fatores. Vamos entender como se divide a classificação construtiva dos relés. Acompanhe! São robustos, antigos, mas de fácil manutenção. Apesar de terem sidos superados pelos digitais, ainda são encontradas unidades em operação. A troca desse dispositivo vem sendo feita de acordo com a disponibilidade e demanda. Como a vida útil do equipamento é de 20 a 30 anos, as unidades em funcionamento ainda operam de forma adequada. Relé eletromecânico - parte externa. São de menor tamanho e construídos a partir de circuitos integrados (Cis). Veja como era o equipamento antigo, uma vez que, com a evolução da eletrônica, os equipamentos se tornaram menores e visualmente mais amigáveis. Relés eletromecânicos Relés eletrônicos ou estáticos 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 14/53 Representação de um antigo relé eletrônico de potência. São resultado da evolução do equipamento, pertencentes à terceira geração, cujas características construtivas contam com microprocessadores e memória. Com isso, é possível executar simultaneamente diversas funções, além de se comunicar diretamente com o sistema ou a rede em que se encontram instalados. Relé digital. Princípio de funcionamento dos relés Os relés podem ser classificados de acordo com aspectos construtivos, variáveis de medição, aplicação no sistema e outras características. Ao avaliá-los, é possível subcategorizá-los, de acordo com os materiais utilizados em sua construção. Observe a seguir alguns relés e suas aplicações. Utilizam algumtipo de óleo em sua construção. O óleo tem função temporizadora, de atraso, na atuação da peça em reação ao defeito. Esses relés têm: Conexão direta com a rede. Funcionamento a partir do deslizamento de um êmbolo preenchido com determinada quantidade de óleo. A Relés digitais Relés fluidodinâmicos 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 15/53 resistência do material promove atraso de atuação: temporização. Observação: Esses relés não são mais produzidos, porém ainda existem unidades em operação. São as primeiras unidades utilizadas. Ainda que obsoletos, alguns desses elementos se encontram em operação atualmente. Operam por meio da relação entre duas bobinas, uma móvel e uma fixa. A bobina fixa (que pode também ser um ímã permanente) cria um campo magnético no qual a bobina móvel será imersa. Ao ser percorrida por uma corrente, a bobina móvel também produzirá um campo que irá interagir com o campo já existente, fazendo com que haja rotação, mesmo princípio dos motores elétricos. Identificam dois fluxos magnéticos. Como o nome indica, o princípio de funcionamento é baseado na indução magnética, que fará o disco girar, fechando os contatos. Atuam diante da sobrecarga dos equipamentos. Esse tipo de relé é construído a partir de características semelhantes ao elemento a ser protegido, no qual as chapas bimetálicas irão aquecer e sofrer deformação diante do sobreaquecimento. Usualmente, são aplicados na proteção de motores, geradores e transformadores. Relés eletromagnéticos Relés eletrodinâmicos Relés de indução Relés térmicos 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 16/53 Marcam profundamente a evolução dos relés, a partir do uso da eletrônica no sistema de proteção. Têm possibilidade de atuar em mais de um tipo de proteção simultaneamente, sendo conhecido por multifunção. Nos modelos anteriores seria necessário a adição de unidades individuais de monitoramento para cada uma das variáveis desejadas, o que atualmente pode ser feito por uma unidade digital, reduzindo o espaço de ocupação. Por possuírem memória e microprocessamento, é possível utilizar os dados para análise detalhada das faltas e sua localização, além de execução de autoanálise de seu funcionamento. São mais flexíveis, ágeis e de menor custo, uma vez que há redução na manutenção. É importante destacar os relés eletromagnéticos, por isso, vejamos uma representação construtiva do equipamento. Essa é uma das formas possíveis, não sendo, portanto, absoluta. Confira! Esquemático de um relé eletromecânico. Observando a imagem, vê-se que há uma bobina enrolada sobre um material ferromagnético que possui altas permeabilidades e por isso há circulação de fluxo magnético, com pouca dispersão, na peça. Há ainda uma peça que se move, nomeada contato móvel, cuja responsabilidade é abertura e fechamento para interromper o circuito no momento de Relés eletrônicos Relés digitais 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 17/53 falta. Note que o movimento da peça altera diretamente a relutância do material (uma vez que há mudança no comprimento médio do núcleo, verifique os conceitos do eletromagnetismo). Atuação do equipamento Quanto à medição de grandezas, um relé pode ser de tensão, corrente, frequência, direcional, impedância ou térmico. Essas grandezas são comparadas a valores de ajuste, em que o excesso diante de um limite preestabelecido tem a capacidade de sensibilizar o equipamento. Após o equipamento ser sensibilizado, quando há presença de defeito, o relé deve enviar um comando para abertura dos disjuntores. Essa atuação deve ser rápida, porém, devido à presença de diversas proteções no sistema e de graus de defeito, os relés podem ser selecionados de acordo com o tempo de atuação, sendo instantâneos ou temporizados. O relé pode interromper equipamentos de duas maneiras distintas. Vamos entendê-las! Atuação primária Esses relés podem também ser chamados de primários. Na proteção primária, os equipamentos são conectados diretamente ao circuito que irão proteger, sem a presença de transformadores de medida e são capazes de acionar diretamente o disjuntor. Atuação secundária Esses relés são de custo mais elevados e diferentemente dos primeiros, precisam dos transformadores de medida (TCs e TPs), não atuando diretamente no disjuntor, mas no fechamento do contato do circuito da bobina, energizada por uma fonte externa. Dispositivo de monitoramento: Relés 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 18/53 Confira neste vídeo os principais dispositivos de monitoramento responsáveis por atuarem como sensores de defeitos no sistema elétrico. Hipóteses principais na aplicação da proteção Principais aspectos analisados na implementação da proteção Confira neste vídeo os principais aspectos que tangem a filosofia da proteção. Ao utilizar um sistema de proteção, busca-se minimizar os impactos de um defeito no sistema e reduzir a sua propagação, bem como eliminá-lo rapidamente. Entre os critérios essenciais de um sistema de proteção, constam a confiabilidade do sistema, buscando assegurar a continuidade do serviço; a velocidade (rapidez) em executar a tarefa que lhe cabe (proteção); e a sensibilidade. Nesse contexto, a proteção deve ser capaz de identificar o defeito e proteger o sistema, sendo funções (tarefas) básicas dos dispositivos: 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 19/53 Para que esses objetivos sejam alcançados, o sistema é avaliado sob os seguintes aspectos: Assume-se a inexistência de falhas, erros e quaisquer que sejam as faltas naturais. Busca-se prever, dentro das estatísticas permitidas, as falhas de maior incidência e dizimar aquelas que podem ser evitadas. Nesse âmbito, podem ser reforçadas as ações de manutenção de equipamentos, aplicação de isolamentos adequados, inserção de para-raios, entre outras. Garantir a integridade da rede bem como a de operadores. Minimizar o defeito. Isolar o trecho defeituoso, ou seja, retirá-lo de serviço. Trabalhar em prol da melhora da confiabilidade, isto é, melhorar os indicadores de qualidade. Operação normal Prevenção de possíveis falhas 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 20/53 Implementam-se ações capazes de minimizar tais efeitos, como o sistema de proteção. Uma análise da escolha adequada do sistema de proteção deve considerar não somente a característica do defeito e sensibilidade quanto à falha, mas também aspectos econômicos e físicos. Com isso, busca-se implementar um sistema que seja economicamente viável, confiável e preciso, além de ter fácil acesso e manutenção. Falta pouco para atingir seus objetivos. Vamos praticar alguns conceitos? Questão 1 O relé é um dispositivo utilizado na proteção de sistemas elétricos de potência. A respeito dos relés pode-se afirmar que Minimização do impacto dos defeitos A os relés de sobrecorrente são apenas os eletromecânicos. B os relés de sobretensão são os eletrônicos (estáticos). C os relés eletromecânicos são mais utilizados que os relés digitais. D os relés eletromecânicos são superiores, pois possuem unidades de comunicação com o restante do sistema. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 21/53 Parabéns! A alternativa E está correta. Os relés estáticos ou eletrônicos sãomarco importante na evolução dos relés, trazendo para aplicação no sistema de proteção o uso da eletrônica analógica. Esse foi um passo importante para que houvesse o desenvolvimento dos dispositivos ao que hoje é conhecido como relé digital. Questão 2 À medida que os anos se passaram, os relés passaram por evoluções significativas. No entanto, as características avaliadas para implementação, ou seja, a filosofia da proteção, seguem os mesmos fundamentos. Sobre a filosofia (critérios) da proteção, é possível afirmar que Parabéns! A alternativa D está correta. E os relés estáticos marcaram o processo evolutivo, inserindo o uso da eletrônica. A os equipamentos de proteção devem buscar atender aos critérios de confiabilidade, mas não necessariamente a viabilidade econômica. B os equipamentos de proteção devem ser capazes de minimizar os defeitos, sendo que a confiabilidade não é um fator almejado. C o uso da proteção tem o objetivo de garantir a integridade da rede, somente. D é função da proteção garantir a integridade da rede, bem como a de operadores. E os dispositivos de proteção não interrompem o fornecimento, apenas sinalizam. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 22/53 A filosofia da proteção é o conjunto de critérios a serem avaliados para o projeto e implementação de dispositivos de proteção. Eles têm por base operativa alcançar melhores níveis confiabilidade do sistema, buscando assegurar a continuidade do serviço; a velocidade (rapidez) em executar a tarefa que lhe cabe (proteção) e sensibilidade. É ainda responsabilidade do sistema de proteção garantir a segurança da rede e de seus usuários. 2 - Funções de proteção e grandezas de análise Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar as principais funções da proteção e como são classi�cadas. O que são funções de proteção? Confira no vídeo as principais funções da proteção e as grandezas avaliadas. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 23/53 Análise das funções da proteção Como vimos, existem diferentes tipos de relés que podem ser utilizados de maneiras distintas, no intuito de proteger o sistema elétrico. As variações quanto à forma ou função de um equipamento de proteção são classificadas numericamente, indicando, portanto, o tipo de proteção que o dispositivo exerce. Por adequação, as funções da proteção são padronizadas conforme a American National Standards Institute (ANSI), o que permite que a linguagem utilizada em projetos seja universal. Site do American National Standards Institute na tela do computador. Para entender a representação normatizada, define-se que a numeração indica a função do dispositivo quanto a proteção a ser exercida, e também define-se que as letras, utilizadas como sufixos, indicam o objeto. Por exemplo, dois objetos podem apresentar a mesma função, portanto, são separados por sufixos em que os dispositivos auxiliares são definidos por: C: Relé ou contador usado para fechamento CL: Relé auxiliar – fechado OP: Relé auxiliar – aberto CS (control switch): Chave de controle D: Relé, com a posição da chave para baixo U: Relé, com a posição para cima L: Relé redutor O: Contator 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 24/53 PB: Botão de pulso R: Relé de elevação X, Y, Z: Relé auxiliar Outros sufixos podem ser encontrados, um exemplo é o dispositivo 87V que diz respeito à proteção diferencial de tensão de fase. O sufixo V representa a proteção de tensão, a numeração 87 é equivalente a proteção diferencial. No exemplo do dispositivo 87VN, avaliando a representação, tem-se que 87 é referente à proteção diferencial, V representa a tensão e N o neutro. Esse dispositivo é uma proteção diferencial de tensão de neutro. Um relé fabricado somente com a unidade 50 (proteção contra sobrecorrente) é dito ser um relé de monofunção. Caso esse relé tivesse uma unidade 50 e uma 51 (unidade temporizada) ele seria considerado de multifunção. Função de nível 50/51 Confira neste vídeo os relés de sobrecorrente instantâneo e temporizados. A sensibilidade, quanto ao nível de determinada variável, pode ser observada nas funções função 50 e 51 da tabela de proteções ANSI. Esse tipo de atuação é bem simples, visto que o objetivo se resume a verificar, a partir de um valor referencial, se há ultrapassagem da variável medida. A oscilação pode ser tanto superior à referência quanto inferior, e em ambos haverá necessidade de atuação da proteção. A função 50 é atribuída à proteção de sobrecorrente instantânea, enquanto a função 51 se refere a uma característica temporizada. Uma proteção instantânea é aquela que só requer o tempo natural do equipamento para rompimento da inércia, já a temporização pode ser útil e por isso é muito utilizada nos esquemas de proteção juntamente com curvas típicas características dos equipamentos. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 25/53 As curvas de temporização irão funcionar de modo que quanto maior for a intensidade do defeito, menor será o tempo de atuação do equipamento. Porém, existem algumas categorias cujo tempo de atuação é fixo, classificadas por retardo independente. A proteção de sobrecorrente indica que o equipamento irá atuar ao identificar valores de corrente elétrica superiores aos referenciais. A sobrecorrente é um dos defeitos comumente identificados no SEP e pode resultar na perda de equipamentos, uma vez que eles são submetidos a níveis superiores àqueles projetados. Dentro da análise da proteção contra a sobrecorrente avaliam-se duas vertentes: Sobrecarga É também uma oscilação da corrente em menor proporção que o curto- circuito, que pode depredar o sistema, caso não seja controlada. Faz parte da operação do SEP, porém suportada em determinados níveis e duração. Curto-circuito É uma alteração de corrente em grandes níveis e pode ser extremamente prejudicial. Algumas literaturas também chamam o termo curto-circuito de falta elétrica. Considerando um relé de função 50, isto é, com a atuação instantânea, ajusta-se a corrente de ativação, ou seja, a corrente de pickup de modo que as correntes de falta a jusante do trecho protegido (depois do trecho) não sejam capazes de fazer com que a proteção atue. Função 87 – Diferencial Relé diferencial 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 26/53 Confira no vídeo o relé diferencial e suas principais características. A proteção diferencial funciona comparando as correntes que circulam pela região de proteção (zona de proteção) e fora dela, sendo muito usada na proteção de transformadores, barramentos, motores, geradores e linhas de transmissão. Por análise da tabela ANSI, podemos ver que a função diferencial é representada pelo código 87. Nesse tipo de sistema de proteção, a corrente avaliada, ou corrente diferencial, é resultado de uma diferença fasorial entre as correntes secundárias dos transformadores de corrente. Você pode compreender melhor esse conceito na imagem a seguir, na qual tem-se a aplicação da função diferencial na proteção de um transformador. As correntes ips e iss são referentes às correntes dos TCs, posicionadas na entrada e saída do transformador de potência a ser protegido. Confira! Proteção Diferencial. Em condições normais, as correntes fornecidas pelos TCs são aproximadamente de mesmo valor e por isso a proteção diferencial não será ativada (diferença entre correntes é aproximadamente zero). 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio#27/53 A aplicação do uso de um relé diferencial deve ser feita com atenção, pois existem algumas ações no sistema que podem ocasionar a corrente diferencial e não necessariamente serem cabíveis da ação do dispositivo, tais como pequenos transitórios decorrentes da magnetização do núcleo do transformador, ou de transformadores em paralelo, saturação de corrente de equipamentos eletromagnéticos (como os próprios TCs) e faltas em regiões de proteção de outros dispositivos. Todos esses comportamentos devem ser avaliados e compensados visando tornar a proteção diferencial mais eficaz. Impedância, admitância ou reatância – Função 21 Função 21 Assista ao vídeo e confira as propriedades intrínsecas do relé a distância, tal como sua resistência natural e a razão entre corrente e voltagem. Os relés de distância são usualmente implementados na proteção de linhas de transmissão. O objetivo da proteção de distância é identificar as irregularidades operacionais a partir das seguintes variações do circuito protegido: Admitância (Y) Impedância (Z) Reatância (X) Usualmente, os relés operam de forma a comparar a impedância de sequência positiva medida em um terminal da linha protegida, com a 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 28/53 impedância de operação do relé, que nesse caso é o valor referencial. Essa comparação ocorre sob a identificação de um defeito e o resultado da comparação define se a abertura do relé irá ou não ocorrer. Atenção! O conhecimento das propriedades das componentes simétricas é imprescindível para o conteúdo. A impedância é composta pela parte ativa e reativa dos elementos, sendo portanto Z= R+jX. Em uma linha na qual a resistência é elevada, a comparação diferencial a partir da impedância pode ficar comprometida. Quando a falha ocorre, acrescenta-se à análise a resistência de falta e, portanto, um erro é adicionado devido à composição da impedância e da sensibilidade do relé. Isso implica que a zona de proteção é uma estimativa e o alcance dessa proteção deve ser projetado mediante uma incerteza, pois pode impactar na precisão em identificar o ponto de ocorrência dentro da zona de proteção. Esses valores podem ser estimados por meio de equações, porém, não é o objetivo deste estudo. A proteção do relé pode ser de subalcance, em que irá atuar para faltas dentro de um limite de região definido. Pode ser de sobre alcance, em que, além das falhas de determinada região, irá atuar na proteção de outra, porém, para isso, é necessário que haja coordenação entre as proteções existentes nos trechos, evitando conflitos. Proteção direcional - Função 67 Proteção direcional Confira no vídeo como utilizar o ângulo de fase entre duas grandezas, para realizar a proteção direcional. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 29/53 A proteção direcional é representada na tabela de códigos ANSI por meio da função 67. A característica operacional desse tipo de proteção é comparar o ângulo de fase de duas grandezas do sistema. Como é de conhecimento, as grandezas alternadas são representadas por seus valores em módulo e ângulo (tensão: e corrente ). A proteção direcional não opera sozinha. Ao verificar a tabela ANSI, tem- se que a função 67 refere-se à proteção direcional de sobrecorrente, assim, é possível concluir que há uma combinação entre as funções direcional e de sobrecorrente. Vejamos! Sobrecorrente Ao avaliar somente a oscilação da corrente (isto é, a variação do módulo) torna-se difícil identificar o local de ocorrência da falta, é nesse ponto que a proteção direcional atua. Direcional A proteção direcional se sensibiliza à direção do defeito, permitindo atuar exatamente na direção deste. O SEP é planejado para operar de maneira que o fluxo de cargas seja no sentido da fonte (geração) para carga. Com a adesão de geração distribuída e a possibilidade de injeção de potência por parte do distribuidor, o sentido do fluxo vem sendo alterado, portanto, as proteções e a rede como um todo precisam de atualização. Continuando com representação usual e mais comum, fonte alimentando carga, espera-se que o ângulo das variáveis analisadas, neste caso a corrente, siga a seguinte premissa: a carga flui do ângulo maior para o menor. Sob condição normal de operação, um relé direcional não identifica problemas angulares. Contudo, em uma condição de falta (perda de linhas), o fluxo pode inverter, para tentar suprir o sistema e evitar colapsos. Nesse instante, a proteção deve ser capaz de identificar a inversão a partir da alteração angular e interromper a alimentação. V ∠θ I∠θ 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 30/53 Falta pouco para atingir seus objetivos. Vamos praticar alguns conceitos? Questão 1 (Adaptado - FUMARC, 2023) Segundo a Norma de Distribuição da concessionária local, é necessário utilizar relés com as funções 50 e 51, fase e neutro, nos alimentadores de média tensão. Sobre esses relés pode-se afirmar que eles Parabéns! A alternativa C está correta. Os relés 50/51 estão dentro da classificação de relés de nível, ou seja, operam comparando as variáveis medidas com as predefinidas. Os números classificativos indicam segundo a ANSI que a função 50 é atribuída à proteção de sobrecorrente instantânea, enquanto a função 51 se refere a uma característica temporizada. Questão 2 A atuam no religamento do disjuntor geral. B atuam no controle direcional de potência. C atuam na proteção contra sobrecorrente. D referem-se à proteção contra sobretensão (50) e subtensão (51). E referem-se à proteção direcional. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 31/53 (IBFC, 2020) A principal lógica de proteção digital aplicada a grandes transformadores de potência é a diferencial. Sobre esse método de proteção, analise as sentenças a seguir, indicando-as como Verdadeiro (V) ou Falso (F). I. A lógica diferencial determina a incidência de faltas por meio da análise das correntes de entrada e saída no primário e secundário do transformador. II. O desfasamento de fases nos enrolamentos do transformador não afeta a lógica diferencial de proteção. III. A identificação de falta pela subtração do módulo das correntes do primário e do secundário de um transformador acusa como falta apenas curtos-circuitos externos à máquina. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta para as avaliações das afirmações I, II e III, respectivamente. Parabéns! A alternativa C está correta. A função 87, proteção diferencial, tem como princípio básico a comparação de correntes que circulam pela região protegida. A corrente avaliada, corrente diferencial, é resultado de uma diferença fasorial entre as correntes secundárias dos transformadores de corrente. A V, F, V. B V, V, V. C V, F, F. D V, V, F. E F, F, V. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 32/53 3 - Proteção de sistemas de distribuição Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar os dispositivos de proteção e a manobra do sistema de distribuição. Equipamentos de proteção em sistemas de distribuição Conheça neste vídeo os principais dispositivos utilizados na proteção e seccionamento dos circuitos do sistema de distribuição. Sistema de proteção em redes de distribuição 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 33/53 Para-raios Confira neste vídeo as funções dos para-raios, bem como uma avaliação geral das falhas no sistema de distribuição. Até o momentonosso foco principal esteve sobre o estudo da proteção dos sistemas de potência com a utilização de disjuntores, que necessitam de um equipamento sensorial, o relé. Os fusíveis são equipamentos amplamente utilizados para proteção contra curto-circuito, porém, não são usados em sistemas de alta tensão, sendo comuns no segmento de distribuição. Agora apresentaremos as principais características da proteção aplicada ao sistema de distribuição, destacando aspectos construtivos dos fusíveis. Para-raios: proteção contra sobretensão O para-raios é utilizado para proteção de equipamentos do sistema contra os surtos de tensões. Em falhas provenientes da natureza, como descargas atmosféricas, é necessário um canal de fuga para as correntes de descarga, e essas correntes serão conduzidas pelo dispositivo. Equipamento para-raios. Observe que esse tipo de dispositivo pode ser facilmente identificado (olho nu) nas proximidades de um transformador de distribuição. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 34/53 Esquema de um para-raios. É claro que existem diversos modelos, variando conforme sensibilidade e aspectos construtivos. Ainda assim, esses equipamentos também são encontrados em subestações de potência, isto é, para altos níveis de tensão, a destacar os níveis de absorção: Na distribuição: 5 kJ/kV Na alta tensão: 15 kJ/kV Análise das sobretensões Nem toda anomalia do sistema pode ser considerada um defeito, por isso é importante avaliar a falta e a proteção utilizada de forma adequada. Nesse primeiro instante, abordamos possíveis sobretensões, que podem ser resultado de atuação de manobras e disjuntores, efeitos naturais, como descargas atmosféricas em equipamentos e trechos de linha. Entre essas causas, nota-se de imediato que algumas sobretensões são temporárias, outras atmosféricas e ainda de manobra. Vejamos! A sobretensão temporária pode ser resultado de defeitos nas fases, perda de carga ao abrir um disjuntor ou efeito ferrante. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 35/53 Em todos os casos citados, o para-raios é requisitado para adequar os níveis de tensão da rede. Saiba mais A classificação dos para-raios é feita segundo a Norma NBR 5424. Chave fusível Confira no vídeo as chaves fusíveis e suas principais características operativas e construtivas Observe uma chave fusível, utilizada para proteger o sistema contra sobrecorrentes. A sobretensão de manobra ocorre quando uma manobra (chaveamento) é executada para fins de proteção de trechos defeituoso. A sobretensão atmosférica pode ser resultado da descarga elétrica em trechos ou equipamentos. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 36/53 Chave fusível. Essa chave é composta das seguintes partes: Contatos superiores e inferiores Conector em paralelo Isolador Suporte para fixação Gancho para que seja aberto sob carga Porta fusível (chave fusível é o termo usado para o equipamento como um todo, e fusível a peça que precisa de troca de tempos em tempos) Uma chave fusível pode ter um ou dois isoladores e estes são, em geral, feitos de porcelana vitrificada. Na imagem de chave fusível pode-se observar a existência de um isolador, sendo chamado de isolador de corpo único. Usualmente, esse modelo pode ser amplamente encontrado nas aplicações em sistemas de distribuição, cuja corrente (nominal) não supere o valor de 200 A. Existem outros modelos de chave fusível, como o isolador do tipo pedestal, no qual dois isoladores estão dispostos sob uma base. A aplicação desse modelo é usado em subestações (nível de tensão 69 kV), havendo, porém, uma variação que pode ser utilizada em tensões mais elevadas. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 37/53 Fusível de força. Operação A chave fusível é um equipamento que deve abrir o circuito quando a corrente elétrica que ali circula ultrapassar o valor predefinido. Nesse contexto, assume-se que haverá a proteção contra sobrecorrente (curtos) e sobrecargas. É no porta fusível que se encontra a parte principal desse componente. Construtivamente, essa peça é de fibra ou vidro repleto de gases com a função de extinguir o arco elétrico. Quando essa chave atua, o porta fusível se desprende em uma das extremidades, o que permite identificação da chave aberta. Esse processo de interrupção do defeito pode levar à liberação de arcos que se propagam bidirecionalmente (antes e depois do ponto de instalação). Recomendação O dispositivo não deve ser instalado em locais onde possa haver intensificação do arco ou nos quais ele possa ocasionar problemas mais sérios. Anteriormente, as características técnicas desses equipamentos eram padronizadas pela Norma NBR 8124, que não é mais vigente. Algumas das medidas propostas nessa norma são tidas como boas práticas para instalação dos fusíveis e podem ser encontradas na Norma NBR 7282. Elo fusível Os termos chave fusível e elo fusível não correspondem ao mesmo dispositivo. O elo fusível é uma parte da chave, é a parte interior ao porta fusível, que irá se sensibilizar quanto aos níveis de corrente definidos. Ele é efetivamente a parte que queima e requer a troca, assim a qualidade dessa parte colabora para que a troca não seja feita em qualquer anomalia. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 38/53 De acordo com a NBR 7282, os elos fusíveis são caracterizados conforme o tempo necessário para atuação e a corrente de atuação do dispositivo. Veja! De rápida atuação para valores de corrente entre 6 e 200 A De atuação lenta, para valores de corrente entre 6 e 200 A De alto surto, de atuação lenta para correntes elevadas Uma das partes do elo fusível é o elemento fusível, que é a parte que se funde quando na atuação. Fusível limitador Observe a seguir um fusível limitador e a base para seu posicionamento. Fusível limitador. K : T : H : 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 39/53 Base para fusível limitador. Esse tipo de dispositivo é utilizado em geral na média tensão protegendo transformadores. Assim como a chave fusível, é caracterizado pela proteção contra sobrecorrente e por isso apresenta bom desempenho quando opera em correntes mais elevadas. Esse dispositivo pode ser usado na proteção de: Transformadores de força A corrente do dispositivo pode chegar a 150% da corrente nominal do transformador. Transformadores de potencial Utilizando fusíveis cuja parametrização da corrente nominal é mais baixa. Motores de média tensão Nã é it 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 40/53 Chaves seccionadoras Confira neste vídeo os dispositivos de manobra utilizados para isolar defeitos no sistema. Atualmente, as normas que regulamentam a padronização desses equipamentos são: NBR IEC 60694 Especificações comuns para normas de equipamentos de manobra de alta tensão e mecanismos de comando. NBR IEC 62271-102 Equipamentos de alta-tensão - Parte 102. Seccionadores e chaves de aterramento. Quando se trata de normatização, é muito importante acompanhar a vigência da norma, atualizando-se dos procedimentos padrão, para garantir a segurança dos trabalhadores, dos usuários e do sistema. A chave seccionadora também é um dispositivo utilizado no sistema para isolar regiões de defeito. Em condições normais, a chave opera com o contato fechado, permitindo a circulação normal decorrente. Quando em operação, para isolar a área, a chave é aberta. Entre suas funções, pode-se listar: Ações de manobra e transferência de cargas. Isolamento de trechos defeituosos. Não é muito comum. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 41/53 Veja um exemplo de uma chave seccionadora instalada no sistema de distribuição. Dispositivo de manobra. Classi�cação Assim como os demais dispositivos do sistema, as chaves podem ser apresentadas sob as mais diversas configurações, e seu uso dependerá da implementação que elas receberão. Vejamos as principais diferenças entre as seccionadoras de uso interno para de uso externo. Seccionadora de uso interno Chaves de pequeno porte e utilizadas em subestações (espaço abrigado). Conheça os tipos! A lâmina é construída por um conjunto ou dois conjuntos de facas duplas feito de material condutor, bem como os contatos. Em geral, esse material é o cobre eletrolítico. A chave é construída sob uma estrutura metálica, também utilizada para a fixação. Simples: unipolares ou tripolares 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 42/53 Chave seccionadora simples tripolar. O material utilizado nos isoladores desse modelo pode ser porcelana vitrificada (como mencionado para as chaves fusíveis) ou ainda resina epóxi. Visualmente, são extremamente semelhantes ao modelo simples, o que difere é a bucha que passa pela parte metálica. Seccionadoras com buchas de passagem, modelo tripolar. Nesse modelo, é possível obter as duas funções de proteção (fusível) e manobra (chave seccionadora). São constituídos pelos isoladores em paralelo aos compartimentos onde se encontra o elo fusível, e podem ser de epóxi ou fenolite. Seccionadora com buchas de passagem Seccionadores fusíveis 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 43/53 Chave seccionadora com porta fusível. Seccionadores para uso externo São as chaves que podem ser visualizadas nas redes de distribuição, na parte externa, bem como nas subestações e são classificadas conforme a aplicação. São elas: Podem ser monopolar/ unipolar ou tripolar, sendo as monopolares mais comumente aplicadas nas redes e as tripolares nas subestações de potência. Observe um modelo de chave monopolar capaz de operar em tensões entre 15,27 e 38 kV para correntes entre 400 e 630 A, em que as “facas” são feitas de cobre eletrolítico. Seccionadora unipolar. Essas chaves podem ser de diferentes tipos, mas em geral são tripolares. A abertura das lâminas pode ser lateral, central, dupla abertura lateral ou abertura vertical. As lâminas podem ser encontradas sob a forma usual (tipo faca) ou podem ser constituídas de tubos metálicos. Seccionadora da distribuição Seccionadoras para subestações 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 44/53 Chave seccionadora aplicada em subestação. Existem outros modelos de seccionadoras para subestação, como os pantográficos, basculantes, semibasculantes, de haste vertical e as de uso específico. As seccionadoras de uso específico podem ser aplicadas também nas redes de distribuição, nas quais se encontram classificadas: Seccionadora de derivação Seccionadora de transferência Seccionadora com lâmina terra Aspectos operativos As chaves seccionadoras podem ser instaladas em espaço abrigado ou não, sendo que para cada um dos cenários existem modelos especialmente desenvolvidos. Observando os critérios operativos, usualmente as chaves seccionadoras são operadas manualmente a partir de mecanismos do tipo alavanca ou varas de manobra. Para esse tipo de atuação, a velocidade com que o dispositivo atua é dependente do operador. Em condições em que o tempo é fator crucial para minimização de perdas, o tipo de componente operador não é recomendado, como a operação do sistema sob carga. Entretanto, existem mecanismos cuja atuação é automática ou mista (automática e manual), conhecida como operação independente, que não depende do operador. Esse tipo de chave atua a partir do acúmulo de energia em um sistema massa-mola e é destinada aos casos em que o tempo é uma variável fundamental dentro do problema. Há ainda chaves de operação motorizada, em que a energia utilizada para atuação do dispositivo é proveniente de equipamentos ou fontes, como motores ou outros. Pode haver a operação manual, caso seja necessária, mas a condição normal é o acionamento motor. Entenda melhor esse dispositivo observando esta imagem: 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 45/53 Seccionadora de operação motorizada. Nota-se que acoplada à chave encontra-se uma caixa de controle na qual está localizado o motor. Nesse caso, o motor é responsável por carregar o sistema da mola, que tem como função fazer a chave operar. Existem duas molas no sistema, a de fechamento e a de abertura. Para que os comandos para fechamento de contatos sejam feitos, o mecanismo é conectado a um painel que opera a distância. Observe a imagem com o diagrama de acionamento desse dispositivo: Diagrama de acionamentos. Dispositivos automáticos 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 46/53 Confira neste vídeo os dispositivos automáticos de proteção e seccionamento. Religadores automáticos Os religadores automáticos também servem para interromper o circuito diante de determinados valores de corrente. Como o nome indica, esse dispositivo é capaz de fazer a religação do sistema sob determinadas condições, sendo úteis em falhas transitórias. Esses dispositivos podem ser monofásicos ou trifásicos, controlados por ação magnética (bobinas) ou por controle eletrônico. Esse tipo de dispositivo possui um ciclo com no máximo quatro operações e é classificado conforme o meio de interrupção ao arco, sendo vácuo, óleo e gás SF6. Para que esse equipamento funcione, existe nele uma unidade sensorial que, ao identificar anomalias, aciona a manobra para abertura do circuito. Passado algum tempo, a unidade de religamento envia o sinal para restauração do circuito. Religador automático de modelo tripolar. Caso o defeito ainda não tenha sido solucionado, o equipamento entrará para o ciclo de religamento, com algumas tentativas, cujos ciclos podem ser: 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 47/53 Seccionadores automáticos Já mostramos a função de um seccionador, que é a de selecionar e manobrar trechos de circuito, isolando defeitos e permitindo transferência de cargas. Em geral, esse equipamento é uma chave seccionadora que, assim como os religadores, é classificado conforme o meio utilizado para extinguir o arco (óleo, vácuo ou gás). São de custo inferior aos religadores. Como a sua função é a seccionadora, não cabe aqui dimensionar o equipamento para interromper as correntes de curto; isso fica sob responsabilidade da proteção, dos disjuntores e fusíveis. Os seccionadores podem ser monofásicos ou trifásicos, sendo de controle hidráulico e magnético ou eletrônico. Diferentemente das seccionadoras já apresentadas, a unidade automática conta com um dispositivo de controle. Veja! Uma tentativa de operação rápida e em seguida três retardadas. Duas tentativas de restauração rápidas e duas retardadas. Três tentativas de restauração rápidas e uma retardada. Quatro tentativas de restauração rápidas. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio#48/53 Seccionadores automáticos. Os seccionadores devem ser instalados após o disjuntor (a jusante) ou religadores. Deve-se atentar aos dados suportados pelo equipamento, como tensão máxima do seccionador e corrente nominal. Esses dispositivos são dotados de um tempo de rearme, que é o tempo necessário para voltar a operação, lembrando que o número de aberturas pode também ser programado. Falta pouco para atingir seus objetivos. Vamos praticar alguns conceitos? Questão 1 (Adaptado de FUMARC 2023) Os religadores vêm substituindo os disjuntores instalados nas subestações, para proteção dos alimentadores de distribuição. Entre as diversas características dos religadores, podemos citar: I. Não possuem unidades de proteção, apenas seccionamento. II. São disponibilizados, quanto ao meio extintor do arco, em religadores a óleo, a vácuo e a SF6. III. Reduzem consideravelmente o tempo de falta de energia, nas ocorrências em redes de distribuição, quando comparados aos disjuntores. É correto o que se afirma em 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 49/53 Parabéns! A alternativa C está correta. Os religadores automáticos são dispositivos que colaboram na minimização de defeitos, sendo classificados pelo tipo de meio extintor ao arco. Possuem unidades de identificação de falhas, não sendo, portanto, apenas seccionadores. Questão 2 (Adaptado de Marinha, 2014) Analise as afirmativas a seguir em relação à operação com fusíveis e disjuntores e marque a alternativa correta. I - Os fusíveis e disjuntores são dispositivos de proteção que abrem o circuito quando o limite de corrente é ultrapassado. II - Para evitar queimar um fusível, deve-se usar como elemento fusível um fio muito resistente. III - O fusível é descartável, pois o elemento fusível queima. IV - O disjuntor desarma e pode ser rearmado. A I e II, apenas. B I e III, apenas. C II e III, apenas. D I, II e III. E I, apenas. A Somente as afirmativas I, III, e IV estão corretas. B Somente as afirmativas I, II e III estão corretas. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 50/53 Parabéns! A alternativa A está correta. Os fusíveis, assim como os disjuntores, são utilizados para proteger o sistema contra curto-circuito. No sistema elétrico, o fusível fica em um dispositivo chamado chave fusível. Esse dispositivo não é trocado quando atua, porém, a parte filamentar, que recebe o nome fusível, é descartável. Esse dispositivo é dimensionado para que suporte determinados valores de corrente. Caso esse valor seja muito superior, o dispositivo irá queimar para impedir que a sobrecarga passe para o sistema, protegendo-o. O disjuntor opera baseado na abertura de contatos e pode ser religado após a solução do defeito. Considerações �nais Este conteúdo apresentou as principais proteções utilizadas no sistema de potência. Dessa forma, foram descritos os equipamentos utilizados na alta tensão, com foco nas características dos relés. Foram trazidas algumas das funções de proteção, classificação padronizada pela ANSI, que permite a leitura universal dos equipamentos e suas funções. Por fim, discorreu-se sobre os principais equipamentos utilizados no sistema de distribuição. C Somente as afirmativas I, II e IV estão corretas. D Somente as afirmativas II, III e IV estão corretas. E Somente as afirmativas III e IV estão corretas. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 51/53 Podcast Ouça um resumo dos principais aspectos sobre a filosofia acerca dos sistemas de proteção das redes elétricas, sejam elas de transmissão, sejam elas industriais ou residenciais. Explore + Confira as indicações que separamos especialmente para você! O livro Esquemas Elétricos de Comando e Proteção, de Franz Papenkort, publicado em 1989, pela EPU. A dissertação de mestrado de Kelly Regina Cotosck, com o título Proteção de Sistemas Elétricos: Uma Abordagem Técnico-Pedagógica, defendida na Universidade Federal de Minas Gerais, em 2007. O livro de Eliel Celestino da Silva, Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, publicado pela editora QualityMark, em 2014. Referências KINDERMANN, G. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, v. 1. 1. ed. Florianópolis: UFSC, 1999. KINDERMANN, G. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, v. 2. 1. ed. Florianópolis: UFSC, 1999. KINDERMANN, G. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, v. 3. 1. ed. Florianópolis: UFSC, 1999. 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 52/53 MAMED, J. D. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2020. MAMEDE, J. Manual de equipamentos elétricos. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013. CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. 1. reimpressão. São Paulo: Blücher, 1978. SILVA, A. F. Proteção diferencial de transformadores de potência a partir de redes neurais artificiais. 2020. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de São João del-Rei, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2020. COCEL. Especificação técnica Cocel 108-00 – Para-raios polimérico de distribuição. Consultado na internet em: 11 abr. 2023. Material para download Clique no botão abaixo para fazer o download do conteúdo completo em formato PDF. Download material O que você achou do conteúdo? Relatar problema 21/05/2024, 09:38 Filosofia e metodologia da proteção https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07111/index.html?brand=estacio# 53/53 javascript:CriaPDF()