Sistemas de Proteção e Medição

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<p>Filosofia e metodologia da proteção</p><p>Você vai conhecer os principais equipamentos de proteção do sistema, seus princípios de funcionamento e</p><p>aspectos construtivos.</p><p>Profa. Isabela Oliveira Guimarães e Prof. Felipe Laure Miranda</p><p>1. Itens iniciais</p><p>Propósito</p><p>Em condições normais de operação, assume-se que não existem falhas no sistema, porém, todos os</p><p>equipamentos estão sujeitos a falhas o tempo todo. Isso pode comprometer o funcionamento do sistema e</p><p>interromper o fornecimento de energia. Por isso, é importante entender o que causa uma falha e como</p><p>proteger e minimizar o sistema de danos.</p><p>Objetivos</p><p>Identificar os principais equipamentos de proteção e os tipos de defeitos do sistema.</p><p>Analisar as principais funções da proteção e como são classificadas.</p><p>Analisar os dispositivos de proteção e a manobra do sistema de distribuição.</p><p>Introdução</p><p>Olá! Antes de iniciarmos, assista ao vídeo e entenda os principais aspectos que serão abordados ao longo</p><p>deste conteúdo sobre os dispositivos de proteção, suas características principais e formas de atuação.</p><p>Introdução</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>1. Equipamentos de proteção e suas características</p><p>Equipamentos de proteção</p><p>Confira neste vídeo os principais equipamentos utilizados no sistema elétrico, com foco nos relés.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Proteção do sistema elétrico</p><p>Confira neste vídeo o funcionamento do sistema elétrico e as principais falhas identificadas.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Todo equipamento, circuito e/ou sistema deve ser utilizados de maneira segura e confiável. O uso de um</p><p>produto como a eletricidade precisa de atenção minuciosa quanto aos critérios de operação. Por isso, são</p><p>inseridos no sistema equipamentos que visam assegurar a proteção da rede e dos usuários.</p><p>Para melhor entendimento desse estudo, é necessário revisar alguns conceitos importantes acerca do</p><p>funcionamento do sistema elétrico de potência, bem como algumas terminologias. Vamos conferi-los!</p><p>O funcionamento do sistema elétrico</p><p>O sistema elétrico é composto pelos subsistemas de geração, transmissão, distribuição e pelos consumidores.</p><p>O sistema de geração é composto por usinas e produtores independentes, de diversas naturezas, como:</p><p>Hídricas Térmicas</p><p>Sala de controle de uma usina de geração de energia</p><p>nuclear</p><p>Nucleares Solares</p><p>Nucleares</p><p>As unidades geradoras são conectadas ao sistema interligado nacional (SIN), com o objetivo de suprir a</p><p>demanda de carga do país.</p><p>O valor de potência gerado chega ao sistema de distribuição por meio do sistema de transmissão. A energia é</p><p>levada da geração para a distribuição em níveis elevados, para a minimização das perdas. Já no sistema de</p><p>distribuição, os níveis de tensão são reduzidos para que a energia seja distribuída ao consumidor. Os</p><p>equipamentos responsáveis por elevar e reduzir os níveis de tensão no sistema elétrico são chamados de</p><p>transformadores.</p><p>Todo o processo de geração, transmissão e</p><p>distribuição deve ser feito de maneira segura,</p><p>garantindo a qualidade do produto e a</p><p>confiabilidade do serviço. Assim, são incluídos</p><p>no processo equipamentos com a função de</p><p>identificar possíveis danos na rede, como</p><p>curto-circuito, sub e sobretensão, sobrecargas,</p><p>proteção contra raios e outros.</p><p>A lógica aplicada segue a mesma utilizada em</p><p>uma instalação residencial, na qual os circuitos</p><p>são protegidos por disjuntores e relés, porém,</p><p>para esse caso, os equipamentos são robustos</p><p>e bem maiores que os residenciais.</p><p>Possíveis faltas em um sistema</p><p>A operação ideal de um sistema seria o caso em que nenhum distúrbio, perdas ou intercorrências</p><p>acontecessem. Mas esse tipo de operação não é passível de ser alcançada, pois de tempos em tempos são</p><p>identificadas falhas operacionais nos componentes, que podem ser resultado do envelhecimento, falhas</p><p>naturais ou outras causas. Com isso, pode-se esperar que o resultado seja a interrupção da operação, que é</p><p>dada pelo acionamento dos dispositivos de proteção.</p><p>Atenção</p><p>Os problemas caracterizados como faltas em um sistema de potência ocorrerão mesmo que todos os</p><p>protocolos, regras e manutenções sejam seguidos. Entretanto, as boas práticas podem minimizar a</p><p>ocorrência de certos tipos de defeito e colaborar para o melhor desempenho da rede.</p><p>Entre as falhas identificadas no sistema elétrico de potência, as principais são:</p><p>Curto-circuito</p><p>Sobrecarga</p><p>Sobretensão</p><p>Subtensão</p><p>Ao identificar alguma dessas anomalias ou falhas, a proteção tem a função de desconectar o sistema para que</p><p>esse defeito não se propague e danifique diversos equipamentos.</p><p>O monitoramento do sistema em sua extensão e os dados coletados dos diversos dispositivos permitem</p><p>identificar as principais causas das interrupções ocorridas, suas origens e a duração do defeito. Com isso, é</p><p>possível estudar o planejamento da operação visando ao melhor desempenho da rede. Estima-se que:</p><p>Os fenômenos naturais são os maiores responsáveis pelos defeitos do sistema, cerca de 48%.</p><p>A maior parte das falhas ocorre nas linhas de transmissão (68%). Seguidas por 10% na distribuição.</p><p>As falhas (57%) duram entre 1 e 3 minutos. À medida que esse valor aumenta, o defeito tende a ser</p><p>mais raro, isto é, a ocorrer menos.</p><p>Quanto ao tipo de curto-circuito, uma das falhas mais severas, o de maior ocorrência é o fase-terra, seguido</p><p>pelo bifásico e por último pelo trifásico.</p><p>Disjuntores</p><p>Compreendendo sobre os disjuntores</p><p>Confira neste vídeo os principais dispositivos de proteção, com um foco maior nos disjuntores.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>A proteção do sistema elétrico de potência (SEP) é feita principalmente com relés, fusíveis e disjuntores,</p><p>sendo que a operação de um disjuntor é dependente do acoplamento de um equipamento adicional, os relés.</p><p>Tanto na classe de relés quanto na classe de fusíveis há uma diversidade de equipamentos disponíveis para a</p><p>aplicação no sistema, cuja função é interromper o defeito ou anomalia a partir de determinada característica.</p><p>A aplicação de cada equipamento dependerá da proteção desejada e da característica do surto.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Usualmente, os fusíveis são direcionados para a proteção do sistema de distribuição, um tipo básico de</p><p>proteção e, devido ao baixo custo, são muito utilizados. Esse dispositivo será mais detalhado posteriormente.</p><p>Agora vamos avaliar em detalhes o funcionamento e aplicação dos relés.</p><p>O disjuntor (circuit breaker – CB) é um dispositivo de proteção que permite a abertura de um circuito ou trecho</p><p>defeituoso de um sistema. Observe nas imagens os dois tipos desse disjuntor:</p><p>CB aplicado em baixos níveis de tensão</p><p>São os modelos usados em proteções de baixa</p><p>tensão, ou seja, nas instalações residenciais</p><p>(dentro do quatro de distribuição).</p><p>CB aplicado ao sistema de potência</p><p>São os disjuntores de potência, utilizados na</p><p>proteção do SEP.</p><p>O CB não atua como uma unidade isolada, ele requer um equipamento que monitore as variáveis do sistema e</p><p>envie sinais para que ele possa atuar e exercer a interrupção, ou seja, cessar a alimentação do trecho</p><p>defeituoso. Esses equipamentos são chamados de relés de proteção e têm função sensorial dentro do SEP.</p><p>O funcionamento do disjuntor se resume à separação e abertura dos terminais para interrupção do circuito.</p><p>Durante essa separação, pode ocorrer o surgimento de arcos elétricos que devem ser cessados de forma mais</p><p>breve possível. Para isso, utilizam-se formas de deionização, que são incluídas na característica construtiva do</p><p>equipamento, assim é comum que o meio extintor seja ar, gás ou óleo, que são fatores classificativos desses</p><p>equipamentos.</p><p>A classificação dos disjuntores pode ser feita a partir das formas de interrupção do arco. Vamos conhecê-las a</p><p>seguir:</p><p>Oléo</p><p>Os contatos ficam imersos no óleo e quando o contato se abre, o arco é cessado pelo material</p><p>isolante.</p><p>Gás SF6</p><p>Em vez de óleo, o recipiente com o contato contém gás SF6. Devemos prestar</p><p>digitais. Nesse tipo de</p><p>seletividade, observa-se o uso de uma proteção de sobrecorrente</p><p>juntamente com uma comunicação que utiliza algum meio capaz de</p><p>proporcionar intervalos reduzidos e garantir o cumprimento da</p><p>seletividade. Essa aplicação é facilitada em redes radiais, porém, pode</p><p>ser estendida para outras, desde que haja unidades direcionais para</p><p>identificação do local de defeito.</p><p>Veja como exemplo a imagem a seguir: G1 representa a fonte, as</p><p>proteções são representadas por P1 a P4, D é referente aos disjuntores</p><p>principais, TC é o transformador de corrente, os pontos de A a D são as</p><p>cargas e é a corrente de defeito. Nesse caso, a comunicação utiliza</p><p>como meio o fio piloto.</p><p>ICS</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 17/51</p><p>Exemplo de sistema com seletividade lógica.</p><p>Como esperado, a proteção a montante (acima) do defeito é a</p><p>responsável por atuar na abertura do circuito. O que estiver abaixo, a</p><p>jusante do defeito, não irá atuar. O tempo de atuação é de 50 a 100 ms</p><p>(ajuste de atuação das proteções). Por ordem, neste exemplo, o circuito</p><p>opera da seguinte forma:</p><p>O curto na barra D faz surgir uma corrente no sistema.</p><p>As proteções de 1 a 4 estão a montante, sendo a P1 aquela mais</p><p>próxima e é responsável pela abertura do disjuntor depois de</p><p>determinado tempo (entre 50-100 ms).</p><p>P1 se comunica com P2 pelo fio piloto para o bloqueio de P2. P2 se</p><p>comunica com P3 para o bloqueio de P3 e assim até P4. Se a</p><p>proteção de P1 falhar, P2 será solicitado a atuar.</p><p>Velocidade de atuação</p><p>Confira no vídeo os aspectos que englobam a atuação do relé de</p><p>sobrecorrente, destacando aspectos referentes à temporização e</p><p>descrição das curvas de tempo x corrente.</p><p>ICS</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 18/51</p><p>Temporização</p><p>É uma grandeza diretamente associada à seletividade e se refere ao</p><p>tempo necessário para que a proteção, neste caso o relé, envie sinal</p><p>para a abertura do disjuntor. Usualmente, utiliza-se no sistema de</p><p>proteção os relés temporizados com retardo dependente, ou curva de</p><p>temporização inversa. Mas têm-se ainda outros modelos como o de</p><p>retardo independente, ou tempo definido e o instantâneo. Observe a</p><p>relação entre as curvas de temporização do relé:</p><p>Gráfico: Curvas de tempo de atuação do relé de sobrecorrente.</p><p>É desejado que o dispositivo atue no menor tempo possível, levando em</p><p>conta as limitações físicas apresentadas.</p><p>Comentário</p><p>Na curva de tempo definido, ajusta-se o valor de corrente de atuação do</p><p>equipamento e o tempo de atuação dele. Independentemente do defeito,</p><p>o tempo será o mesmo. Já a curva inversa, ou seja, com tempo</p><p>dependente, a atuação (tempo) oscila com a intensidade do defeito.</p><p>Relés de sobrecorrente e a curva inversa</p><p>Para fins de entendimento, considera-se um relé de sobrecorrente</p><p>temporizado, função 51. A temporização que define a atuação do</p><p>dispositivo de proteção usualmente é descrita por curvas inversas,</p><p>muito inversas ou extremamente inversas. A curva inversa de</p><p>temporização é a mais comum e por meio dela, busca-se cumprir os</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 19/51</p><p>critérios de seletividade garantindo a abertura do disjuntor. O objetivo é</p><p>minimizar a área isolada sempre que possível.</p><p>As curvas que descrevem o tempo de atuação dos relés, como normais</p><p>(ou inversas), muito inversas ou extremamente inversas, podem ser</p><p>encontradas nos manuais dos equipamentos e na norma que rege</p><p>funcionamento geral dos equipamentos, e são obtidas por meio de</p><p>ensaios. A inclinação da curva interfere no tempo de atuação do</p><p>disjuntor.</p><p>Segundo a IEC 60255, norma que padroniza o comportamento desses</p><p>dispositivos, para diferentes inclinações há equações distintas que</p><p>permitem modelar as curvas de tempo a serem utilizadas nos relés</p><p>atuais, onde a equação geral é descrita por:</p><p>Em que:</p><p>(Time multiplier setting): é um fator multiplicador de tempo, e</p><p>pode vir representado sob diferentes variáveis, a depender do</p><p>manual do fabricante ou literatura utilizada.</p><p>Corrente de curto-circuito.</p><p>: Corrente de pick up ou corrente de atuação do relé.</p><p>As variáveis e são constantes que modelam a curva, onde define-se:</p><p> </p><p>Tipo de curva</p><p>normal/ inversa 0,140 0,02</p><p>Muito inversa 13,5 1</p><p>Extremamente</p><p>inversa</p><p>80 2</p><p>Tempo longo</p><p>inverso</p><p>120 1</p><p>Tabela: tipos de curva e suas variáveis.</p><p>t = TMS</p><p>k</p><p>( Icc</p><p>Ip</p><p>)</p><p>a</p><p>− 1</p><p>⎛⎜⎝ ⎞⎟⎠TMS</p><p>Icc :</p><p>IP</p><p>k a</p><p>k a</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 20/51</p><p>Isabela Oliveira Guimarães</p><p>Observe agora uma curva de tempo inverso para o relé de sobrecorrente</p><p>de determinado fabricante, lembrando que existem diversas funções de</p><p>proteção como a de distância, diferencial e outras.</p><p>Gráfico: Curvas de tempo inverso Siemens de acordo com a IEC.</p><p>A curva é descrita pela seguinte equação:</p><p>Em que:</p><p>é o fator multiplicador definido para o tempo, ou seja, o de</p><p>acordo com o manual do fabricante é o mesmo padronizado</p><p>pela IEC.</p><p>é o tempo em segundos.</p><p>t =</p><p>0, 14</p><p>( I</p><p>Ip</p><p>)</p><p>0,02</p><p>− 1</p><p>Tp</p><p>Tp Tp</p><p>TMS</p><p>t</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 21/51</p><p>é a relação entre a corrente de curto e a de atuação, podendo ser</p><p>representada também por em alguns livros.</p><p>É possível notar pelo gráfico que a atuação é mais rápida para correntes</p><p>mais elevadas.</p><p>Coordenação</p><p>Confira neste vídeo a coordenação dos relés de sobrecorrente e as</p><p>principais formas utilizadas, como a coordenação de tempo definido e a</p><p>de tempo inverso.</p><p>Durante o projeto de um sistema de proteção, é necessário considerar a</p><p>possível falha do componente que irá proteger o sistema elétrico.</p><p>Assim, utiliza-se o que é conhecido por cadeia de proteção, diversos</p><p>dispositivos utilizados para a proteção do mesmo trecho, coordenados</p><p>para não funcionarem de forma inadequada e seguindo os princípios da</p><p>seletividade.</p><p>Usualmente, pode-se encontrar a proteção primária duplicada ou o que é</p><p>chamado de proteção de retaguarda. Ambas têm o objetivo de atuar em</p><p>caso de falha na proteção principal, necessitando de coordenação.</p><p>Relembrando</p><p>O tempo de coordenação deve ser um valor baixo, pois quanto maior o</p><p>tempo de atuação do disjuntor, maior a exposição ao defeito, podendo</p><p>resultar em problemas maiores para o sistema de forma geral.</p><p>Para que a coordenação seja satisfeita, o relé mais próximo deve atuar</p><p>(princípio da seletividade), sem que o relé a montante seja ativado, o que</p><p>é descrito pela equação seguinte:</p><p>I</p><p>Ip</p><p>M</p><p>tmontante  − tjusante  ≥ Δt</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 22/51</p><p>Em que é o tempo de coordenação. Esse tempo depende de fatores</p><p>como o tipo de disjuntor e relé está sendo utilizado. Esses valores são</p><p>estimados e fornecidos pelo fabricante. Usualmente adota-se:</p><p>0,4 a 0,15 segundos para relés eletromecânicos.</p><p>0,15 a 0,25 segundos para relés estáticos (ou eletrônicos) e relés</p><p>digitais.</p><p>Vale lembrar que os relés eletromecânicos podem ainda ser</p><p>encontrados nas instalações, mas já caíram em desuso, e vêm sendo</p><p>substituídos pelos relés digitais, que permitem a sofisticação e</p><p>monitoramento da rede.</p><p>Coordenação com tempo de�nido</p><p>Uma forma de coordenar os relés é utilizando a característica do tempo</p><p>definido em vez da curva de tempo inverso. Essa forma é mais simples e</p><p>direta, seguindo ainda com o relé de sobrecorrente temporizado, função</p><p>51, o relé pode ser ajustado. Veja!</p><p>Coordenação de unidades temporizadas a partir de tempo definido.</p><p>A equação que descreve o tempo de atuação é dada por:</p><p>Isto é, os relés acima do defeito terão tempo de atuação igual ao tempo</p><p>dos relés que estão</p><p>abaixo, a jusante, mais o tempo de coordenação. A</p><p>diferença de tempo dos relés a montante é de .</p><p>Considerando a imagem anterior, a coordenação ficaria da seguinte</p><p>forma:</p><p>Adota-se como tempo de atuação do relé c e, a partir dele, será</p><p>feita a coordenação dos demais.</p><p>O relé B está “acima”, a montante, logo o tempo de atuação é o</p><p>tempo de atuação de mais o tempo de coordenação:</p><p>.</p><p>Δt</p><p>tmontante  = tjusante  +Δt</p><p>Δt</p><p>tC</p><p>c</p><p>tB = tC +Δt</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 23/51</p><p>Para o relé A, repete-se o que foi feito para o relé B, sendo:</p><p>Ou ainda: .</p><p>Esse tipo de coordenação, apesar de simples, não atende aos principais</p><p>critérios da filosofia da proteção. Isso porque, à medida que se aproxima</p><p>da região A, o tempo de atuação é alto, o que deixaria o sistema muito</p><p>exposto ao defeito.</p><p>Uma correção para esse problema seria a adição de uma unidade</p><p>instantânea, que é a função 50. Dessa forma, o sistema passaria a ser</p><p>representado da seguinte forma:</p><p>Inserção de unidades instantâneas na proteção de um sistema elétrico.</p><p>Vale destacar que a função 50 não é capaz de cobrir toda a seção. Por</p><p>exemplo, o relé instantâneo instalado em A não protege toda a área de A</p><p>até B. Com isso, a zona protegida por cada um deles não irá se</p><p>sobrepor. Definindo-se a corrente de curto para a atuação de cada uma</p><p>delas, não haverá problemas de coordenação.</p><p>A coordenação será necessária para a unidade temporizada, como já</p><p>mencionado, e nesse aspecto, o procedimento segue como definido. A</p><p>unidade temporizada protegerá o restante do trecho não alcançado pela</p><p>unidade instantânea.</p><p>Coordenação com tempo inverso</p><p>A curva de tempo inverso pode ser utilizada para a coordenação. Veja</p><p>um exemplo:</p><p>Coordenação de unidades temporizadas utilizando a curva inversa de tempo.</p><p>Para o relé c, seleciona-se uma curva e, a partir dessa informação,</p><p>será feita a coordenação dos relés B e em seguida do relé A. Para fazer</p><p>a coordenação, são necessárias informações como o valor do curto-</p><p>circuito e, então, encontrar a relação entre a corrente de curto e a de pick</p><p>up para encontrar o fator múltiplo. Esse fator pode ainda ser calculado</p><p>pela seguinte equação:</p><p>tA = tB +Δt tA = tC + 2Δt</p><p>1/2</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 24/51</p><p>Em que:</p><p>: Corrente de curto trifásico</p><p>: Relação de transformação do TC conectado ao relé</p><p>: Tap de ajuste do relé analisado</p><p>Ao encontrar o múltiplo e utilizando a curva que, no caso é 0,5, é</p><p>possível definir o tempo para o relé c.</p><p>Para definir os tempos de atuação dos demais relés, faz-se a</p><p>coordenação deles a partir do relé c, onde o tempo de operação deve ser</p><p>acrescido de . Sendo assim, tem-se para o relé B:</p><p>A corrente de curto é mantida, faz-se novamente a relação para o</p><p>relé B, considerando o e para este relé, sendo que agora o</p><p>tempo de atuação já está definido. É possível então selecionar uma</p><p>curva de atuação para este relé, e o processo se repete até que todos os</p><p>tempos e curvas sejam definidos.</p><p>Vejamos alguns exemplos!</p><p>Exemplo 1</p><p>Para ilustrar, seja a curva real já apresentada, neste ensaio, vê-se que</p><p>não há uma curva , então para fins de aprendizado, toma-se como</p><p>referência a curva 0,4. Supondo um fator múltiplo de 10, que se</p><p>refere à relação entre a corrente de pick up e de curto. 0 ajuste do relé</p><p>utilizando a curva de tempo inverso seria algo em torno de 1,2 s, como</p><p>mostra a projeção neste gráfico:</p><p>M =</p><p>Icc(3∅)</p><p>RTC(Tap)</p><p>Icc(3∅)</p><p>RTC</p><p>Tap</p><p>Δt</p><p>tB = tC +Δt</p><p>M</p><p>RTC Tap</p><p>1/2</p><p>M</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 25/51</p><p>Gráfico: Curvas de tempo inverso Siemens de acordo com a IEC.</p><p>O fato de esse fabricante não fornecer a curva 0,5 não quer dizer que ela</p><p>não exista, nem todos os valores são dados no manual.</p><p>Dica</p><p>Assim como na coordenação para tempo definido, é possível adicionar</p><p>uma unidade instantânea na proteção com tempo inverso.</p><p>Exemplo 2</p><p>Considerando um relé de função 51 instalado no primário de um</p><p>transformador de 1000 kVA, 13,8/0,48 kV. O relé deve coordenar com</p><p>outro instalado no secundário com tempo de atuação de 0,3 s. Algumas</p><p>informações adicionais são:</p><p>Sabe-se que a corrente de curto referida ao primário é de 1200 A</p><p>A corrente de ajuste do relé é de 100 A</p><p>O intervalo de coordenação deve ser de 0,2 segundos</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 26/51</p><p>Utilizar o modelo de curva inversa para definir os parâmetros de tempo</p><p>equipamento. E a partir dela, encontrar o ajuste da curva de</p><p>coordenação.</p><p>Solução</p><p>Fazendo a relação entre as correntes de defeito e a corrente de atuação</p><p>do equipamento, tem-se que . Esse valor é o que será usado</p><p>na equação, uma vez que o gráfico mostra a relação entre as correntes.</p><p>O relé deve operar coordenado, logo o relé do secundário opera,</p><p>passam-se 0,2 segundos e o do primário opera, assim o tempo de</p><p>operação é de 0,5 segundos.</p><p>Aplicando a equação da curva inversa:</p><p>Tem-se que:</p><p>Assim é o valor de ajuste de curva que garante a</p><p>coordenação dos equipamentos.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>(CESPE-2013) Considere o gráfico que descreve a curva inversa de</p><p>tempo de um relé de sobrecorrente:</p><p>1/Ip = 12</p><p>t =</p><p>0, 14</p><p>( I</p><p>Ip</p><p>)</p><p>0,02</p><p>− 1</p><p>Tp</p><p>0, 5 =</p><p>0, 14</p><p>120,02 − 1</p><p>Tp</p><p>Tp = 0, 18</p><p>Tp = 0, 18</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 27/51</p><p>Sabe-se que a corrente de defeito é de 1,2 kA e a corrente de</p><p>ativação desse relé é de 200ª. Podemos afirmar que</p><p>Parabéns! A alternativa E está correta.</p><p>Por análise, o gráfico é constituído da relação entre as correntes de</p><p>curto e de pick up ou de ativação, logo:</p><p>Projetando no gráfico, vê-se que o relé atua nas proximidades de 10</p><p>segundos. O valor pode ser obtido por meio da linearização do</p><p>gráfico:</p><p>A o dispositivo irá atuar em 4 segundos.</p><p>B o dispositivo irá atuar em menos de 4 segundos.</p><p>C o dispositivo irá atuar instantaneamente.</p><p>D o dispositivo irá atuar em 1 minuto.</p><p>E o dispositivo irá atuar na região de 10 segundos.</p><p>In  =</p><p>1, 2kA</p><p>200</p><p>= 6</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 28/51</p><p>Questão 2</p><p>Para que os relés de sobrecorrente operem adequadamente, é feita</p><p>a coordenação dos equipamentos. Referente aos critérios de</p><p>coordenação, assinale a alternativa correta.</p><p>Parabéns! A alternativa E está correta.</p><p>A coordenação dos equipamentos de proteção tem o objetivo de</p><p>conferir a continuidade do serviço, eliminando os defeitos a partir</p><p>da atuação coordenada dos dispositivos.</p><p>4 − 6</p><p>4 − 60</p><p>=</p><p>10 − x</p><p>10 − 2</p><p>x ≅9, 71</p><p>A</p><p>A coordenação não obedece aos critérios de</p><p>seletividade.</p><p>B</p><p>A coordenação considera tempos elevados de</p><p>atuação do equipamento.</p><p>C</p><p>A coordenação tem o objetivo de eliminar as falhas</p><p>com apenas um dispositivo de proteção.</p><p>D</p><p>A função da coordenação é eliminar o defeito,</p><p>somente.</p><p>E</p><p>A coordenação tem o objetivo de eliminar o defeito e</p><p>garantir a continuidade a partir do uso de diversos</p><p>equipamentos de proteção.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 29/51</p><p>3 - Relés direcionais</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar os princípios da seletividade aplicados ao</p><p>relé direcional.</p><p>Proteção direcional</p><p>Confira neste vídeo uma apresentação dos relés 67 e 32, relés</p><p>direcionais. Veja ainda as características adicionadas ao relé de</p><p>sobrecorrente e a proteção que esses dispositivos trazem para o</p><p>sistema de potência.</p><p>Relé direcional de sobrecorrente</p><p>Muito foi falado sobre os relés de sobrecorrente, sua parametrização</p><p>quanto</p><p>à temporização e seletividade do equipamento. Esses relés,</p><p>usualmente, são implementados em redes de características radiais e</p><p>não possuem a capacidade de identificar a direção do defeito. Por</p><p>serem radiais, a direção de alimentação segue um caminho único</p><p>permitindo o uso deste dispositivo.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 30/51</p><p>Em uma rede de característica diferente da rede radial, por exemplo,</p><p>uma rede em anel, torna-se impraticável identificar a região do defeito</p><p>somente com unidades de sobrecorrente. Portanto, são acrescentadas</p><p>funções de direção ao defeito, permitindo a identificação direcional do</p><p>fluxo e, por consequência, do defeito.</p><p>Operação do relé direcional</p><p>O relé de sobrecorrente direcional é descrito pela função 67 e opera a</p><p>partir de determinado sentido de corrente, no qual a direção é</p><p>identificada ao comparar fasorialmente as grandezas de atuação com</p><p>àquelas predefinidas. Para atuação, o dispositivo requer duas</p><p>grandezas, sendo uma para polarização e outra para a operação. Em</p><p>geral, utiliza-se tensão e corrente.</p><p>O relé direcional pode ser representado como:</p><p>Conexão de um relé eletromecânico direcional.</p><p>O diagrama fasorial a seguir descreve as grandezas necessárias para a</p><p>atuação do relé de função 67, a partir da representação de conexão da</p><p>imagem anterior:</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 31/51</p><p>Diagrama fasorial do relé direcional.</p><p>Sendo a corrente na fase A.</p><p>Essa corrente faz aparecer um fluxo magnético na bobina do relé, , o</p><p>fluxo e a corrente estarão em fase, como mostra o diagrama. As tensões</p><p>e são referentes às tensões de fase A e B em relação ao neutro,</p><p>é a tensão de polarização. é a corrente resultante da</p><p>tensão de polarização, que gera um fluxo de polarização, em</p><p>fase com a corrente. O ângulo entre e é dado por e o</p><p>ângulo entre e é dado por . O ângulo máximo do torque do relé é</p><p>dado por e varia com o fabricante.</p><p>A conexão do relé direcional pode ser:</p><p>Conexão de</p><p>Corrente de operação adiantada da tensão de polarização em</p><p>.</p><p>Conexão de</p><p>Corrente de operação adiantada da tensão de polarização em</p><p>.</p><p>Conexão de</p><p>İa</p><p>ΦIa</p><p>Van Vbn</p><p>Vbn Ipolarização</p><p>Φpolarização</p><p>ΦIa</p><p>Φpolarização  α</p><p>İa Vbn θ</p><p>r</p><p>30∘</p><p>İa Vbn 30∘</p><p>60∘</p><p>İa Vbn 60∘</p><p>90∘</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 32/51</p><p>Corrente de operação adiantada da tensão de polarização em</p><p>.</p><p>A unidade direcional opera em conjunto com uma unidade de</p><p>sobrecorrente 50 ou 51. Pode ocorrer, nesse caso, os cenários de falta:</p><p>Curto atrás do relé</p><p>direcional</p><p>A falha está fora da</p><p>zona de proteção do</p><p>relé.</p><p>Curto na direção do relé</p><p>direcional</p><p>A falha faz o relé</p><p>mandar sinal para o</p><p>fechamento do</p><p>disjuntor.</p><p>Função 32</p><p>A função 32 se refere ao relé direcional de potência. Esse relé também é</p><p>de sobrecorrente e direcional, porém mais robusto que o 67. Uma</p><p>característica do relé direcional é que ele opera em conjunto com uma</p><p>unidade de sobrecorrente, ou seja, sua função é monitorar a direção</p><p>enquanto as funções 50/51 enviam o sinal para abertura da proteção.</p><p>Vale aqui ressaltar que a maior distinção entre esses relés se concentra</p><p>nas grandezas de medição e avaliação.</p><p>Veja um exemplo de aplicação do relé direcional de potência na</p><p>proteção do sistema:</p><p>Proteção de um sistema em anel com relé direcional.</p><p>Na ocorrência de um defeito no ponto A indicado, a unidade direcional</p><p>pertencente ao disjuntor D1 atua. Porém, o defeito está atrás do</p><p>disjuntor e neste, o fluxo, ao inverter, tenderá a fazer com que o gerador</p><p>se comporte como carga, efeito descrito como motorização. Para</p><p>eliminar esse efeito, o relé de potência irá atuar, identificando inversões</p><p>de fluxo.</p><p>İa Vbn 90∘</p><p></p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 33/51</p><p>Análise da operação do relé 67</p><p>Acompanhe neste vídeo uma explicação sobre o relé de função 67 e o</p><p>relé de função 32, suas características e critérios operacionais.</p><p>Considere o sistema elétrico a seguir, composto pelos dispositivos de</p><p>proteção de sobrecorrente:</p><p>Proteção de um sistema com proteção direcional de potência.</p><p>A imagem descreve a ocorrência de um defeito na linha L3. No</p><p>momento da falta, há aumento dessa corrente e inversão do sentido da</p><p>mesma, uma vez que a falha tende a ser alimentada pelas demais</p><p>linhas. A inversão do sentido de fluxo de cargas é reconhecida pelo relé</p><p>direcional situado na extremidade da linha, e só então o disjuntor é</p><p>aberto. Veja esse efeito:</p><p>Proteção de um sistema com proteção direcional de potência, análise da falha.</p><p>Relé direcional digital</p><p>Os princípios operativos já apresentados tiveram por base os relés</p><p>eletromecânicos. Os relés digitais, ainda que estruturalmente diferentes,</p><p>obedecem à mesma filosofia de operação. No entanto, nesses</p><p>dispositivos, as grandezas analógicas são convertidas em digitais para</p><p>o processamento das operações.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 34/51</p><p>Em distinção aos relés eletromecânicos que necessitam das unidades</p><p>50/51 e da unidade 67 para exercer a proteção direcional, nos relés</p><p>digitais todas as funções são feitas em um mesmo dispositivo.</p><p>Coordenação das unidades direcionais</p><p>Considerando um sistema em anel, a coordenação dos dispositivos</p><p>direcionais é feita em um sentido e, em seguida, no outro. Lembrando</p><p>que a função 67 vem acompanhada de um relé de sobrecorrente 50 ou</p><p>51.</p><p>A próxima imagem representa um sistema em anel, onde a direção do</p><p>fluxo de cargas pode seguir os dois sentidos. A coordenação é feita de</p><p>tal forma que cobrirá os defeitos independentes da direção de</p><p>ocorrência. Ressalta-se que a seleção das curvas é feita da mesma</p><p>forma como apresentado nos anteriores.</p><p>Sistema em anel, protegido por relé direcional.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>Analise a imagem a seguir.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 35/51</p><p>Considerando uma falha em L1 e L2,</p><p>Parabéns! A alternativa C está correta.</p><p>As proteções direcionais das linhas em defeito, L1 e L2, irão atuar,</p><p>desde que o defeito esteja dentro da zona de proteção, do contrário,</p><p>a proteção que atua é a proteção referente a outra região, sendo as</p><p>proteções de L1 e L2, proteções secundárias.</p><p>Questão 2</p><p>De acordo com os conhecimentos referentes à proteção direcional,</p><p>assinale a alternativa correta.</p><p>A as 5 proteções atuarão.</p><p>B</p><p>as proteções conectadas nos trechos L1, L2 e L5</p><p>atuarão.</p><p>C</p><p>as proteções de L1 e L2 atuarão desde que o defeito</p><p>esteja dentro da zona de proteção.</p><p>D</p><p>as proteções L1 e L2 irão atuar independentemente</p><p>do local do defeito na linha.</p><p>E</p><p>a proteção L1 irá atuar, mas L2 não irá atuar devido</p><p>à presença do TP.</p><p>A</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 36/51</p><p>Parabéns! A alternativa D está correta.</p><p>O relé direcional é representado pelo código ANSI de número 67, no</p><p>qual a unidade é utilizada juntamente com uma função de</p><p>sobrecorrente, seja ela temporizada ou não. O relé direcional</p><p>também pode ser encontrado sob a forma de potência,</p><p>representado pela função 32.</p><p>O relé direcional 21 pode ser utilizado sem a</p><p>necessidade de uma unidade de sobrecorrente.</p><p>B</p><p>O relé direcional é representado pela função 67,</p><p>sendo encontrado também sob a configuração de</p><p>relé diferencial de potência 32, e não requer uma</p><p>função de sobrecorrente.</p><p>C</p><p>O relé direcional é representado pela função 67,</p><p>sendo encontrado também sob a configuração de</p><p>relé diferencial de potência</p><p>21, e não requer uma</p><p>função de sobrecorrente.</p><p>D</p><p>O relé direcional é representado pela função 67,</p><p>sendo encontrado também sob a configuração de</p><p>relé diferencial de potência 32, requer uma função</p><p>de sobrecorrente.</p><p>E</p><p>O relé direcional 21 é um acréscimo à unidade de</p><p>sobrecorrente 50/51.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 37/51</p><p>4 - Introdução à proteção digital</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car os principais aspectos da proteção</p><p>digital.</p><p>Dispositivos de proteção digital</p><p>Confira neste vídeo os princípios da proteção digital e a arquitetura</p><p>típica dos dispositivos.</p><p>Histórico de desenvolvimento dos</p><p>relés</p><p>Conheça neste vídeo os tipos de relés que existiram ao longo do tempo</p><p>até chegar nos relés digitais.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 38/51</p><p>A função do sistema de proteção é garantir a segurança do sistema,</p><p>bem como dos usuários e operadores, diante de uma falta, que altera as</p><p>características operativas dele. O sistema de proteção é composto</p><p>basicamente dos seguintes componentes:</p><p>Disjuntores</p><p>Transformadores de corrente (TC)</p><p>Transformadores de potencial (TP)</p><p>Relés</p><p>Os relés são as unidades sensoriais do sistema de proteção. São eles</p><p>que comandam a abertura dos disjuntores e, ao longo dos anos,</p><p>passaram por diversas modificações até chegarem às atuais versões</p><p>digitais. Antes disso, eram utilizados os relés eletromecânicos, que</p><p>demandavam inserções em quantidades maiores, para que o sistema</p><p>fosse adequadamente monitorado.</p><p>Historicamente os relés passaram por três fases importantes:</p><p> Primeira fase</p><p>Relés eletromecânicos: deu-se início ao uso da</p><p>proteção, com relés mais robustos, confiáveis, que</p><p>ainda hoje podem ser encontradas algumas</p><p>unidades operando no sistema.</p><p> Segunda fase</p><p>R lé á i l ô i i ã</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 39/51</p><p>Ainda que os dispositivos de proteção atuais sejam mais sofisticados,</p><p>não é possível proteger o sistema apenas com um tipo de função, por</p><p>exemplo, a de sobrecorrente. Por isso, deve-se considerar as topologias</p><p>da rede a ser protegida, ou seja, o nível de proteção e, também, o tipo de</p><p>equipamento, sendo que cada um requer um tipo de proteção mais</p><p>adequado para sua operação.</p><p>Relé computadorizado</p><p>Aspectos construtivos</p><p>Relés estáticos ou eletrônicos: marca a transição</p><p>entre o uso da eletromecânica e a tecnologia</p><p>eletrônica. Esses relés, a princípio, não receberam</p><p>muito espaço no mercado, pois não eram muito</p><p>confiáveis devido a distúrbios.</p><p> Terceira fase</p><p>Relés digitais (atual): são relés modernos de</p><p>tecnologia digital, capazes de desempenhar</p><p>diversas funções simultâneas.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 40/51</p><p>Os relés digitais são o resultado dos avanços na área computacional.</p><p>Construtivamente, esses dispositivos possuem um microprocessador</p><p>para execução das ações de proteção, que são controlados por</p><p>software.</p><p>A proteção digital é capaz de implementar qualquer função dentre</p><p>aquelas usuais utilizadas com os relés eletromecânicos e eletrônicos. A</p><p>filosofia da proteção será a mesma, sendo alterado o método de</p><p>execução. Nos relés digitais, as funções são implementadas utilizando</p><p>métodos fasoriais (séries de Fourier) ou a partir da descrição dos</p><p>parâmetros da linha (equações diferenciais).</p><p>Observe a arquitetura de um relé digital e suas funções:</p><p>Arquitetura de um relé digital.</p><p>Acompanhe agora cada etapa apresentada na imagem:</p><p> Primeira etapa</p><p>Logo na entrada, existem as unidades</p><p>transformadoras, assim como acontece nos relés</p><p>eletromecânicos. A tensão, nesse caso, deve ser</p><p>adaptada para a operação de um microprocessador,</p><p>l b d l á i d d i d</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 41/51</p><p>Apesar de usarmos o termo relés digitais, o mais correto seria “relés</p><p>numéricos”, porque os primeiros relés digitais eram um pouco limitados</p><p>no processamento bem como nas funções de proteção, apesar de</p><p>serem bem mais evoluídos que os anteriores, eletromecânicos e</p><p>estáticos. Os relés numéricos são relés digitais em sua versão mais</p><p>atual.</p><p>Veja uma unidade relé microprocessado:</p><p>lembrando que ela está saindo de um sistema de</p><p>potência. Há também, nesse ponto, as unidades</p><p>transformadoras de corrente e potencial que</p><p>enviam os sinais para medição das falhas.</p><p> Segunda etapa</p><p>Adaptados os níveis de tensão, esses valores,</p><p>alternados, passam por filtros no intuito de eliminar</p><p>ruídos, destacando aqui que essa é uma etapa</p><p>importante no processamento de sinal analógico</p><p>para digital. O sinal filtrado é então amostrado em</p><p>sample and hold, que o envia para o multiplexador,</p><p>onde há um conversor analógico/digital (A/D).</p><p> Terceira etapa</p><p>As variáveis atuais do sistema são amostradas e</p><p>informadas ao processador por meio de um módulo</p><p>de entrada. É no processador que será feito todo o</p><p>controle, cujas ações são enviadas pelo módulo de</p><p>saída. As informações podem ser acompanhadas</p><p>na tela do equipamento ou display.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 42/51</p><p>Relé numérico.</p><p>Com a evolução, esse tipo de equipamento é capaz de utilizar múltiplos</p><p>processadores, além de desempenhar diversas funções simultâneas.</p><p>Nesse caso, a arquitetura pode ser ampliada como mostra o diagrama a</p><p>seguir, em que o hardware pode comportar diversos</p><p>microprocessadores.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 43/51</p><p>Arquitetura dos relés numéricos.</p><p>Operação</p><p>Os relés numéricos devem operar sem interferências externas. Nas</p><p>entradas analógicas, utilizam-se transformadores de precisão para</p><p>garantir a veracidade das variáveis transmitidas, enquanto nas entradas</p><p>digitais utilizam-se isoladores óticos.</p><p>Na conversão do sinal analógico para digital, tem-se a precedência de</p><p>um multiplexador. Com essa técnica, cada sinal é conectado de forma</p><p>cíclica ao conversor. É possível utilizar também um conversor para cada</p><p>entrada, porém, o uso do multiplexador torna o projeto mais barato. A</p><p>frequência de amostragem do sinal deve ser devidamente escolhida,</p><p>seguindo a equação:</p><p>fa ≥ 2fMáx</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 44/51</p><p>Em que:</p><p>é a frequência de amostragem</p><p>é a maior frequência de interesse</p><p>Valores muito inferiores de frequência podem resultar em um sinal de</p><p>saída com uma componente de alta frequência. Esse efeito é chamado</p><p>de rebatimento ou aliasing e pode ser solucionado com a utilização de</p><p>filtros.</p><p>Quanto à parte do software que controla o processador desses relés, é</p><p>possível dividi-la em tarefas, como:</p><p>Serviços do sistema</p><p>É onde são exercidas as tarefas de controle das variáveis de entrada e</p><p>saída do relé.</p><p>Interface</p><p>É a parcela responsável pela interface do usuário ao programa via</p><p>painel, entrada de dados e outros.</p><p>Aplicação</p><p>É onde se define a função do relé.</p><p>Demais funções</p><p>É onde se definem as demais funções.</p><p>Antes de seguirmos, é importante relembramos que os relés numéricos</p><p>executam múltiplas funções, desempenhadas por módulos distintos.</p><p>Capacidades adicionais dos relés</p><p>numéricos</p><p>Confira neste vídeo os aspectos construtivos do relé digital e a versão</p><p>mais moderna multiprocessada.</p><p>fa</p><p>fMáx</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 45/51</p><p>Por possuírem um processador de sinal digital (DPS), os relés</p><p>numéricos possuem capacidade de desempenharem</p><p>diversas funções,</p><p>não somente aquelas atribuídas ao sistema de proteção. A capacidade</p><p>de operação de cada relé irá depender da oferta do fabricante, em que</p><p>as funções ofertadas ficam disponíveis no painel do dispositivo.</p><p>Dentre as diversas características adicionais que esses relés podem</p><p>ofertar, temos:</p><p>Nessa característica, podem ser derivadas as variáveis de</p><p>sequência, valores de potência (ativa, reativa) e, até mesmo, o</p><p>fator de potência, energia e demanda no período de medição,</p><p>componentes harmônicas, valores de frequência, temperatura e</p><p>distância de falta.</p><p>É possível supervisionar os TCs e TPs identificando perda de</p><p>energia e cálculo da corrente negativa.</p><p>Aqui é possível monitorar o estado do componente ao conectar</p><p>os contatos que indicam a posição do disjuntor (aberto ou</p><p>fechado) na entrada digital do relé. A partir disso, as equipes de</p><p>manutenção conseguem administrar adequadamente as ações</p><p>de controle a serem tomadas.</p><p>Capacidade de apresentação de valores médios medidos </p><p>Capacidade de supervisão dos transformadores de</p><p>medida </p><p>Monitoramento e controle do disjuntor </p><p>Registro de perturbações </p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 46/51</p><p>É possível fazer o monitoramento e estudo da rede registrando</p><p>na memória do relé, os distúrbios ocorridos no período. Essas</p><p>informações, quando registradas, precisam ser sincronizadas</p><p>com o momento de ocorrência do defeito. A possibilidade de</p><p>sincronização é ofertada pelos equipamentos.</p><p>Aqui ocorre a utilização da lógica para proteção do sistema</p><p>elétrico.</p><p>De forma geral, esses dispositivos são superiores às versões que o</p><p>antecedem, porém, não são inerentes de problemas, cabendo os</p><p>seguintes pontos de atenção:</p><p>Deve-se controlar a versão do software para que o dispositivo esteja</p><p>sempre operando.</p><p>Prestar atenção ao gerenciamento de dados, pois, com a extensa</p><p>possibilidade de aquisição, a memória pode ficar comprometida.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>A proteção digital é a versão mais atual dos equipamentos</p><p>presentes no sistema de proteção. A respeito desses</p><p>equipamentos, pode-se afirmar que</p><p>Uso de lógica programável </p><p>A</p><p>o uso de relés eletromecânicos é mais confiável</p><p>devido a robustez.</p><p>B</p><p>o uso de relés eletromecânicos é mais flexível pela</p><p>possibilidade de incluir diversas unidades com</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 47/51</p><p>Parabéns! A alternativa E está correta.</p><p>Os relés numéricos ou multiprocessados são assim nomeados por</p><p>possuírem a capacidade de processamento digital. São a versão</p><p>evoluída do relé digital e operam de forma similar a um computador.</p><p>Questão 2</p><p>Os relés numéricos são a última geração de dispositivos utilizados</p><p>na proteção do sistema elétrico. Avalie as afirmativas a seguir</p><p>acerca do funcionamento dos relés numéricos:</p><p>I. São capazes de monitorar a rede a partir da aquisição de dados.</p><p>II. Operam a partir de dados analógicos.</p><p>III. Executam no máximo duas funções simultâneas.</p><p>Marque a alternativa correta.</p><p>várias funções distintas para a proteção do sistema.</p><p>C</p><p>os relés estáticos são superiores aos relés</p><p>numéricos.</p><p>D</p><p>os relés numéricos são mais limitados que os</p><p>estáticos.</p><p>E</p><p>os relés numéricos operam a partir de unidades</p><p>multiprocessadas.</p><p>A A afirmativa I está correta.</p><p>B As afirmativas I e II estão corretas.</p><p>C As afirmativas I e III estão corretas.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 48/51</p><p>Parabéns! A alternativa A está correta.</p><p>Os relés mutiprocessados operam a partir da conversão de dados</p><p>A/D e são capazes de exercer diversas funções simultâneas. Além</p><p>disso, exercem funções adicionais de monitoramento da rede.</p><p>Considerações �nais</p><p>Vimos neste conteúdo os fundamentos essenciais utilizados em</p><p>projetos do sistema de proteção, tendo como foco principal o</p><p>entendimento dos critérios de seletividade e coordenação de</p><p>equipamentos. Dessa forma, vimos os conceitos de proteção primária e</p><p>secundária, e ainda as principais funções de proteção.</p><p>Em seguida, analisamos os critérios operativos do sistema, a filosofia da</p><p>proteção e os conceitos de seletividade e coordenação, utilizando o relé</p><p>de sobrecorrente para exemplificar a teoria apresentada. Depois, vimos</p><p>a introdução da função direcional dos relés, que é um acréscimo à</p><p>função de sobrecorrente e, por fim, introduzimos alguns conceitos</p><p>referentes à proteção digital.</p><p>Podcast</p><p>Ouça um resumo do conteúdo com ênfase em seletividade e</p><p>coordenação dos dispositivos de proteção.</p><p>D A afirmativa II está correta.</p><p>E As afirmativas II e III estão corretas.</p><p></p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 49/51</p><p>Explore +</p><p>Confira as indicações que separamos especialmente para você!</p><p>Para estimar graficamente as curvas de tempo do relé, faça uma busca</p><p>pelo artigo IEC 60255 IDMT Curves.</p><p>Para conhecer melhor os instrumentos de proteção utilizados na</p><p>proteção do sistema, leia Introdução à Proteção dos Sistemas Elétricos,</p><p>de Amadeu Caminha.</p><p>Referências</p><p>BLACKBURN, J. L.; DOMIN, T. J. Protective relaying: principles and</p><p>applications. Boca Raton: CRCpress, 2015.</p><p>COURY, D. V. Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência.</p><p>Universidade de São Paulo. Escola de Engenharia de São Carlos. São</p><p>Carlos, s.d.</p><p>FRAZÃO, R. J. A. Proteção do Sistema Elétrico. Belo Horizonte:</p><p>Educacional S. A., 2019.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de sistemas elétricos de Potência. v. 1.</p><p>Florianópolis: Editora da UFSC, 2005.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de sistemas elétricos de Potência. v. 2.</p><p>Florianópolis: Editora da UFSC, 2006.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de sistemas elétricos de Potência. v. 3.</p><p>Florianópolis: Editora da UFSC, 2008.</p><p>MAMEDE FILHO, J. Manual de Equipamentos Elétricos. Rio de Janeiro:</p><p>Grupo Gen-LTC, 2000.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 50/51</p><p>MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de</p><p>potência. Rio de Janeiro: Grupo Gen-LTC, 2000.</p><p>RUSH, P. Proteção e Automação de Redes: conceito e aplicação. São</p><p>Paulo: Blucher, 2011.</p><p>SATO, F.; FREITAS, W. Análise de curto-circuito e princípios de proteção</p><p>em sistemas de energia elétrica. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.</p><p>Material para download</p><p>Clique no botão abaixo para fazer o download do</p><p>conteúdo completo em formato PDF.</p><p>Download material</p><p>O que você achou do conteúdo?</p><p>Relatar problema</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 51/51</p><p>javascript:CriaPDF()</p><p>Dispositivos de proteção</p><p>Prof. Felipe Laure e Profa. Isabela Oliveira</p><p>Descrição</p><p>Você irá conhecer as características e o dimensionamento de</p><p>transformadores de instrumento, os tipos de relés de proteção e as</p><p>características dos relés de sobrecorrente e de distância.</p><p>Propósito</p><p>O conhecimento de equipamentos, como os transformadores de</p><p>instrumento, é essencial para que o profissional de engenharia elétrica</p><p>possa medir grandezas e transformá-las em valores que sejam</p><p>passíveis de diagnósticos por dispositivos que operam em baixas</p><p>tensões e correntes, como os relés de proteção, garantindo assim a</p><p>proteção do sistema elétrico de potência e a qualidade do serviço</p><p>prestado.</p><p>Objetivos</p><p>Módulo 1</p><p>Transformadores de instrumentos</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 1/63</p><p>Reconhecer as características e o dimensionamento de</p><p>transformadores de instrumento.</p><p>Módulo 2</p><p>Relé de proteção</p><p>Identificar os tipos de relés de proteção.</p><p>Módulo 3</p><p>Relé de sobrecorrente</p><p>Reconhecer as características dos relés de sobrecorrente.</p><p>Módulo</p><p>4</p><p>Relé de distância</p><p>Reconhecer as características dos relés de distância.</p><p>Introdução</p><p>Vamos começar apresentando os instrumentos de medição e</p><p>proteção utilizados no sistema elétrico.</p><p></p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 2/63</p><p>1 - Transformadores de instrumentos</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as características e o dimensionamento</p><p>de transformadores de instrumento.</p><p>Transformadores de instrumentos</p><p>para medição</p><p>Neste vídeo, abordaremos os aspectos operativos dos transformadores</p><p>de instrumentos, sendo eles o TC e o TP.</p><p>Considerações sobre os</p><p>transformadores de instrumentos</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 3/63</p><p>Os sistemas elétricos de potência e suas instalações têm o princípio</p><p>básico de disponibilidade de fornecimento de energia de modo contínuo,</p><p>garantindo qualidade de atendimento aos consumidores conectados.</p><p>A qualidade do serviço oferecido está relacionada às características de</p><p>tensão, corrente e frequência disponíveis no ponto de consumo, que</p><p>devem sempre obedecer a rigorosos limites para garantir o correto</p><p>funcionamento de equipamentos elétricos. No entanto, todo sistema</p><p>elétrico está sujeito a falhas por motivos diversos como os curtos-</p><p>circuitos, problemas de variação de tensão, entre outros.</p><p>A proteção dos equipamentos torna-se essencial para</p><p>manter a integridade dos equipamentos e de seus</p><p>usuários.</p><p>Um sistema de proteção bem dimensionado deve ser capaz de detectar</p><p>anomalias e aplicar medidas corretivas de modo a suprimir a falha.</p><p>Os principais dispositivos utilizados nos esquemas de proteção do</p><p>sistema elétrico como os relés, capazes de se sensibilizar com as</p><p>grandezas de defeito (ex.: tensão e correntes nos curtos-circuitos), não</p><p>são capazes de operar com as grandes magnitudes de corrente</p><p>solicitadas ou mesmo com as tensões nominais de sistemas de</p><p>transmissão.</p><p>Relé de proteção.</p><p>Para que sejam possíveis as medições dessas grandezas, o sistema é</p><p>constantemente monitorado pelos transformadores de instrumentos,</p><p>que são necessários para reduzir tensões e correntes para níveis</p><p>nominais dos relés. Vejamos:</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 4/63</p><p>O transformador de</p><p>corrente (TC) e o</p><p>transformador de</p><p>potencial (TP) reduzem</p><p>correntes e tensões,</p><p>respectivamente, para</p><p>alimentar um sistema</p><p>de decisões lógicas dos</p><p>relés de proteção.</p><p>Assim, ocorrerá uma</p><p>atuação do sistema de</p><p>proteção sempre que</p><p>esses equipamentos</p><p>identificarem, com base</p><p>nas medições</p><p>realizadas, valores que</p><p>excedam um valor de</p><p>ajuste, atuando na</p><p>abertura de disjuntores</p><p>de potência.</p><p>As principais funções dos transformadores de instrumentos para os</p><p>esquemas de proteção dos sistemas elétricos são:</p><p>Transformar os altos valores de corrente e tensão do sistema</p><p>elétrico para valores baixos, padronizados para conexão dos relés</p><p>de medição.</p><p>Isolar galvanicamente os instrumentos a eles conectados em seus</p><p>secundários do sistema de alta tensão.</p><p>Os valores secundários dos transformadores de instrumentos são</p><p>padronizados por normas, de modo que relés de proteção de quaisquer</p><p>fabricantes possam ser utilizados nas medições. Em diversos países, os</p><p>enrolamentos e as tensões secundárias são padronizados.</p><p>Os enrolamentos secundários dos TCs são padronizados para</p><p>oferecerem uma corrente nominal de 5ª no Brasil (na Europa utiliza-</p><p>se correntes secundárias de 1 A).</p><p>As tensões secundárias dos TPs são padronizadas em 120 V</p><p>(tensão de linha) ou 69,3 V (tensão de fase) no Brasil.</p><p>Independentemente do equipamento, esses transformadores devem ser</p><p>fabricados de modo a suportar, por um instante de tempo, elevadas</p><p>correntes de curto-circuito que muitas vezes podem ser até 50 vezes</p><p>maiores que as correntes nominais dos sistemas. As tensões podem</p><p>atingir valores dinâmicos na ordem de 20% superior à tensão nominal.</p><p>Agora veremos as principais características construtivas e de operação</p><p>desses transformadores de instrumento.</p><p></p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 5/63</p><p>Transformador de corrente</p><p>Neste vídeo, apresentaremos o transformador de corrente, suas</p><p>características e seu funcionamento.</p><p>Os transformadores de corrente (TCs) são instrumentos que permitem</p><p>que equipamentos como relés façam a medição, e são fundamentais</p><p>para que os sistemas de proteção funcionem adequadamente sem que</p><p>as correntes de carga (ou de curto-circuito) circulem pelo equipamento.</p><p>O TC é um transformador com características e aspectos construtivos</p><p>semelhantes a um transformador convencional, possuindo um</p><p>enrolamento primário, normalmente com poucas espiras, e um</p><p>enrolamento secundário, no qual será conectado o instrumento de</p><p>medição em que irão circular correntes padronizadas, como 5 A para os</p><p>TCs no Brasil.</p><p>No fenômeno de conversão eletromagnética, correntes elevadas que</p><p>circulam no primário, como as de carga e as de curto-circuito, serão</p><p>transformadas via relação de espiras (relação de transformação) para</p><p>se adequarem a valores que são suportados pelos relés.</p><p>Exemplo</p><p>Se nos terminais de um TC, cuja relação de transformação é 20, ou seja,</p><p>possui uma RTC (relação de transformação de corrente) igual a 20, ao</p><p>circular uma corrente de 100 A no primário, obtém-se no secundário</p><p>uma corrente igual a 5 A, ou seja, 100/20 = 5 A. Por ser um instrumento</p><p>de medição de corrente, o TC é conectado diretamente em série com a</p><p>linha do sistema e deve apresentar uma impedância interna mínima de</p><p>modo a apresentar alta precisão de medidas. Essa característica é</p><p>semelhante a dos amperímetros.</p><p>Tipos construtivos de transformador de corrente</p><p>Os transformadores de corrente podem ser construídos em função de</p><p>sua aplicação, podendo ser de diferentes formas e tamanhos. Vamos</p><p>conhecê-los!</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 6/63</p><p>TC tipo barra</p><p>Possui o enrolamento primário constituído por uma barra fixada através</p><p>do núcleo do transformador, conforme podemos observar na imagem.</p><p>Esses transformadores são, geralmente, empregados em painéis de</p><p>comando, tanto para uso em proteção quanto para medição, confira:</p><p>Representação de um TC tipo barra.</p><p>Observe um modelo de TC do tipo barra fabricado pela Kron Medidores.</p><p>No Brasil, diversos fabricantes produzem TCs dos mais diversos tipos e</p><p>modelos.</p><p>TC tipo barra da Kron Medidores.</p><p>Em sistemas de potência, os TCs do tipo barra são os mais utilizados</p><p>em subestações de média e alta tensões. Na imagem a seguir, vejamos</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 7/63</p><p>um TC do tipo barra em uma subestação de energia. Por ser um medidor</p><p>de corrente, seu primário é ligado em série com o alimentador.</p><p>TC em uma subestação de energia.</p><p>Em geral, os TCs de subestações podem acomodar até quatro núcleos,</p><p>sendo de formato toroidal, enrolado com tiras de aço-silício de grãos</p><p>orientados. O enrolamento secundário consiste em um fio esmaltado e</p><p>isolado com tecido de algodão, uniformemente distribuído em volta do</p><p>núcleo.</p><p>TC do tipo enrolado</p><p>Nesses transformadores de corrente, o primário é constituído de uma ou</p><p>mais espiras envolvendo o núcleo do transformador. Confira o esquema</p><p>desse TC na imagem a seguir.</p><p>Representação de um TC tipo enrolado.</p><p>TC do tipo janela</p><p>Esse TC não possui um primário fixo no transformador, sendo</p><p>constituído de uma abertura através do núcleo por onde será inserido o</p><p>condutor elétrico que servirá como primário.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 8/63</p><p>Representação de um TC tipo janela.</p><p>Veja agora um</p><p>modelo de TC tipo janela, fabricado pela Kron Medidores,</p><p>no qual se destaca a abertura por onde será inserido o condutor.</p><p>TC tipo barra da Kron Medidores.</p><p>TC do tipo bucha</p><p>São semelhantes ao TC do tipo barra, mas sua instalação é feita</p><p>diretamente na bucha dos equipamentos, como transformadores e</p><p>disjuntores, que funcionam como enrolamento primário. Esses TCs são,</p><p>normalmente, empregados em esquemas de proteção diferencial</p><p>quando se deseja restringir a proteção a um equipamento específico.</p><p>Confira:</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 9/63</p><p>TC do tipo bucha da Pólux.</p><p>TC do tipo núcleo dividido</p><p>Possui características semelhantes ao TC do tipo janela, em que o</p><p>núcleo pode ser separado para que o condutor seja envolvido e funcione</p><p>como enrolamento primário. São basicamente utilizados na fabricação</p><p>de equipamentos de medição de corrente e potência ativa ou reativa</p><p>(multimedidores de corrente alternada).</p><p>TC do tipo núcleo dividido série AcuCT.</p><p>Além dos tipos construtivos citados, os transformadores de corrente</p><p>podem ser fabricados para ter mais de um primário ou mais de um</p><p>secundário, podendo ser ligados a diversos instrumentos de medição e</p><p>proteção.</p><p>Características elétricas dos transformadores de corrente</p><p>A bobina primária do TC (quando o tipo de TC possui bobina no</p><p>primário) é ligada em série com a carga, ou seja, com o instrumento</p><p>medidor. Veja na imagem!</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 10/63</p><p>Ligação do TC no sistema.</p><p>A corrente de carga (ou de curto-circuito) passa pela bobina do primário.</p><p>Assim, de modo que não haja queda de tensão interna e seu consumo</p><p>de energia seja mínimo, a bobina do primário deve possuir poucas</p><p>espiras para que sua reatância seja a menor possível, além de fios</p><p>grossos, para que a resistência elétrica seja pequena.</p><p>Como a bobina do primário está em série com o circuito, sua corrente</p><p>varia de acordo com as solicitações do sistema. Por esse motivo, o TC</p><p>deve ser corretamente dimensionado para obter alto desempenho em</p><p>sua operação.</p><p>Em diagramas unifilares, o TC possui uma simbologia própria que</p><p>facilita sua identificação. Confira essa simbologia na imagem.</p><p>Simbologia do TC.</p><p>Relação de transformação do transformador de corrente</p><p>Considerando a precisão requerida por sua aplicação, o TC é</p><p>basicamente um transformador que opera com características ideais.</p><p>Dessa forma, tem-se:</p><p>Em que:</p><p>produto do número de espiras e corrente no primário.</p><p>produto do número de espiras e corrente no secundário.</p><p>corrente no enrolamento primário.</p><p>corrente no enrolamento secundário.</p><p>Como na fórmula a seguir:</p><p>NP IP − NSIS = 0</p><p>NP IP =</p><p>NSIS =</p><p>IR =</p><p>Is =</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 11/63</p><p>Portanto, a relação de transformação do TC é definida como:</p><p>No Brasil, esses equipamentos são fabricados para oferecer 5 A no</p><p>secundário em condições nominais. No entanto, o dimensionamento do</p><p>primário é feito conforme aplicações.</p><p>Atenção!</p><p>Segundo a ABNT, as correntes primárias de dispositivos fabricados no</p><p>país podem ser: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 150, 200, 250,</p><p>300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000,</p><p>6000 e 8000 A.</p><p>Carga nominal do transformador de corrente</p><p>Os transformadores de corrente são especificados, ou seja, têm sua</p><p>relação de transformação definida, de acordo com a carga que será</p><p>conectada em seu secundário. A NBR-6856 padroniza as cargas para o</p><p>secundário, de acordo com a potência aparente (VA) consumida pelo</p><p>instrumento considerando uma corrente nominal de 5 A.</p><p>Confira agora os valores padrões de carga para os TCs fabricados e</p><p>utilizados no Brasil.</p><p>Designação Resistência Indutância</p><p>Potência</p><p>nominal</p><p>Ω mH VA</p><p>C2,5 0,09 0,116 2,5</p><p>NP IP = NSIS</p><p>IP =</p><p>NP</p><p>NS</p><p>IS</p><p>IP =</p><p>1</p><p>NS</p><p>NP</p><p>IS</p><p>RTC =</p><p>NS</p><p>NP</p><p>IS =</p><p>IP</p><p>RTC</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 12/63</p><p> </p><p>Designação Resistência Indutância</p><p>Potência</p><p>nominal</p><p>C5,0 0,18 0,232 5,0</p><p>C12,5 0,45 0,580 12,5</p><p>C25 0,5 2,300 25,0</p><p>C50 1,00 4,600 50,0</p><p>C100 2,00 9,200 100,0</p><p>C200 4,00 18,400 200,0</p><p>Tabela: Cargas nominais dos TCs.</p><p>Isabela Oliveira e Felipe Laure.</p><p>A carga secundária nominal é a impedância ligada aos terminais do TC,</p><p>cujo valor corresponde à potência que garante a exatidão de</p><p>medição sob corrente nominal. Por exemplo, um TC C200, no qual a</p><p>corrente secundária padronizada seja de 5 A, possui a seguinte</p><p>impedância:</p><p>Fator de sobrecorrente</p><p>Conhecido também como fator de segurança, refere-se ao fator pelo</p><p>qual se deve multiplicar a corrente nominal primária do TC, de modo a</p><p>se obter a máxima corrente que pode circular em seu circuito primário</p><p>sem que se perca suas características de exatidão para a classe</p><p>definida. No Brasil, a NBR-6856 estabelece um fator de sobrecorrente de</p><p>20 vezes a corrente nominal.</p><p>Exemplo</p><p>Um sistema elétrico alimenta uma carga cuja corrente nominal é de 100</p><p>A. Qual deve ser a RTC para um TC utilizado para proteção dessa carga?</p><p>Solução:</p><p>(Pc)</p><p>Is</p><p>ZS =</p><p>Pc</p><p>I 2</p><p>S</p><p>= 8Ω</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 13/63</p><p>Considerando um fator de sobrecorrente de 20, tem-se:</p><p>De acordo com os valores padronizados pela ABNT, para medição de</p><p>correntes superiores a 400 A, a RTC deverá ser de 500-5.</p><p>Transformador de potencial</p><p>Neste vídeo, apresentaremos o transformador de potencial, suas</p><p>características e sua operação.</p><p>Os transformadores de potencial (TPs) permitem que os instrumentos</p><p>de medição e proteção funcionem adequadamente, sem necessidade de</p><p>tensões de isolamento, ou seja, operem com tensões de baixo valor,</p><p>diferentemente das tensões nominais nos sistemas elétricos de alta</p><p>tensão.</p><p>De forma simplificada, os transformadores de potencial possuem um</p><p>enrolamento primário de muitas espiras e um enrolamento secundário</p><p>no qual se obtém a tensão desejada, geralmente, padronizada em 115 V</p><p>(tensão de linha) ou 66,47 V (tensão de fase). Assim, os instrumentos de</p><p>proteção e medição podem ser fabricados em tamanhos reduzidos e</p><p>com bobinas que necessitem de baixa isolação elétrica. Confira:</p><p>RTC =</p><p>NS</p><p>NP</p><p>IS =</p><p>IP</p><p>RTC</p><p>RTC =</p><p>IP</p><p>IS</p><p>=</p><p>20 × 100</p><p>5</p><p>= 400</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 14/63</p><p>Transformador de potencial e enrolamentos de fios.</p><p>Os TPs são instalados juntos com os TCs no sistema, como parte do</p><p>sistema de medição da instalação. De modo semelhante aos TCs,</p><p>devem oferecer como requisitos uma medida de tensão adequada aos</p><p>instrumentos que será utilizado em seu secundário e garantir isolação</p><p>galvânica, separando o primário dos instrumentos. Essa última</p><p>característica garante proteção, tanto para o instrumento quanto para os</p><p>operadores envolvidos.</p><p>Tipos construtivos de transformadores de potencial</p><p>Os transformadores de potencial são fabricados de acordo com o tipo</p><p>de instalação requerida. O enrolamento primário é constituído por uma</p><p>bobina com várias camadas de fio isoladas por um esmalte (camada</p><p>dupla), enrolada em um núcleo de ferro magnético que também</p><p>comporta o enrolamento secundário, feito de fios de cobre duplamente</p><p>esmaltado e isolado do primário através de fitas especiais de papel</p><p>isolante.</p><p>Transformadores de potencial a seco, ou fabricados em resina epóxi,</p><p>passam por processos especiais de encapsulamento, de modo a evitar</p><p>a formação de bolhas em seu interior que podem levar a falhas graves.</p><p>Há ainda TPs construídos com óleo isolante com um tanque que</p><p>acomoda o núcleo e os enrolamentos submersos nesse óleo.</p><p>Os transformadores de potencial para aplicação em sistemas elétricos</p><p>podem ser do tipo TP indutivo ou TP capacitivo</p><p>e são ligados em</p><p>paralelo com o sistema elétrico.</p><p>TP do tipo indutivo</p><p>Os TPs do tipo indutivo são utilizados em aplicações de tensões de até</p><p>138 KV, pois normalmente apresentam custos menores que TPs</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 15/63</p><p>capacitivos. Na construção de um TP indutivo, à medida que a tensão</p><p>primária aumenta é necessário aumentar o número de espiras para</p><p>manter a densidade de campo magnético desejada.</p><p>Com o aumento do número de espiras e tensões elevadas no primário,</p><p>reduz-se a seção dos condutores e aumenta-se a espessura dos</p><p>isolamentos, o que aumenta a possibilidade de rompimento dos fios das</p><p>espiras durante o bobinamento. Por esse motivo, o limite construtivo de</p><p>TPs indutivos é de 138 KV.</p><p>Veja o esquema de um TP indutivo.</p><p>Esquema de bobinas no Transformador de potencial.</p><p>Se, por exemplo, uma tensão de 13.800 V é aplicada nos terminais</p><p>primários de um TP, cuja relação de transformação nominal é 120,</p><p>obtém-se em seu secundário uma tensão convertida de 115 V.</p><p>Os transformadores de potencial indutivos são construídos conforme o</p><p>tipo de ligação, segundo a NBR-6855 – Transformadores de potencial:</p><p>Grupo 1</p><p>Projetados para ligação entre fases. Normalmente utilizados em</p><p>sistemas de até 34,5 KV.</p><p>Grupo 2</p><p>Projetados para ligação entre fase e neutro de sistemas diretamente</p><p>aterrados.</p><p>Grupo 3</p><p>Projetados para ligação entre fase e neutro em sistemas que não se</p><p>garante a eficácia de aterramento.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 16/63</p><p>Confira um TP do tipo indutivo do Grupo 3 fabricado pela Balteau, uma</p><p>empresa do Grupo WEG. Esse TP é de classe 230 KV, utilizado em</p><p>sistemas elétricos de potência.</p><p>TP tipo indutivo da Balteau.</p><p>TP do tipo capacitivo</p><p>Os TPs desse tipo são construídos utilizando dois conjuntos de</p><p>capacitores, que fornecem um divisor de tensão e permitem a</p><p>comunicação por um sinal de carrier. Normalmente, são construídos</p><p>para tensões superiores a 138 KV. No divisor capacitivo, as células que</p><p>formam o condensador são ligadas em série e o conjunto fica no interior</p><p>de um invólucro de porcelana. Uma derivação intermediária alimenta um</p><p>grupo de medida de média tensão, que compreende os seguintes</p><p>elementos:</p><p>Um TP indutivo ligado na derivação intermediária que fornece as</p><p>tensões secundárias desejadas.</p><p>Um reator de compensação ajustável para controlar as quedas de</p><p>tensão e defasagem no divisor capacitivo.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 17/63</p><p>Um dispositivo de amortecimento para fenômenos de ressonância.</p><p>Os tipos de TPs se diferenciam em relação às classes de exatidão, mas</p><p>as características construtivas são semelhantes.</p><p>Características elétricas dos transformadores de potencial</p><p>Os transformadores de potencial, de maneira geral, possuem</p><p>características elétricas semelhantes às de um transformador</p><p>convencional, como serem construídos por dois enrolamentos de</p><p>muitas espiras no primário e poucas espiras no secundário, fazendo</p><p>com que sua relação de transformação seja abaixadora para os níveis</p><p>adequados aos instrumentos. Por ser um instrumento de medição de</p><p>tensão, o TP é diretamente conectado em paralelo à rede. Assim como</p><p>voltímetros, possuem uma impedância interna muito alta, de modo a</p><p>fornecer precisão em suas medições.</p><p>Relação de transformação do TP</p><p>Uma vez que sua função é redução dos níveis de tensão do sistema</p><p>elétrico, a relação de transformação dos TPs (RTP) é idêntica à relação</p><p>de transformação de um transformador convencional, dada pela relação</p><p>de espiras do primário e do secundário . Além disso, em</p><p>razão da teoria básica de transformadores, é evidente que a RTP é</p><p>inversa à relação de transformação dos TCs (RTC).</p><p>Classe de exatidão e carga nominal do TP</p><p>De forma semelhante ao TC, a carga nominal do TP é definida como a</p><p>máxima potência aparente (VA) do instrumento que será conectado em</p><p>seu secundário, sem que se perca suas características de exatidão.</p><p>Observe as classes de exatidão para os TPs.</p><p>Classe de exatidão Aplicações</p><p>0,1 %</p><p>Calibração de equipamentos em</p><p>laboratório</p><p>(NP ) (NS)</p><p>RTP =</p><p>NP</p><p>NS</p><p>VS =</p><p>VP</p><p>RTP</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 18/63</p><p>Classe de exatidão Aplicações</p><p>0,3 %</p><p>Medição de grandezas para fins de</p><p>faturamento</p><p>0,6 %</p><p>Medição de grandezas sem fins de</p><p>faturamento, apenas</p><p>acompanhamento das condições de</p><p>operação</p><p>1,2 % Relés de proteção</p><p>3,0%</p><p>TPs para ligação trifásica em triângulo</p><p>aberto, proteção residual de defeitos</p><p>monofásicos</p><p>Tabela: Classes de exatidão dos TPs.</p><p>Isabela Oliveira e Felipe Laure.</p><p>Veja agora as cargas nominais admissíveis, segundo a NBR-6855.</p><p>ABNT Carga nominal (VA)</p><p>P12,5 12,5</p><p>P25 25</p><p>P35 35</p><p>P75 75</p><p>P200 200</p><p>P400 400</p><p>Tabela: Cargas nominais para o TP.</p><p>Isabela Oliveira e Felipe Laure.</p><p>Aplicações dos transformadores de potencial</p><p>Os transformadores de potencial têm aplicações diversas nos sistemas</p><p>de medição e proteção. Vamos conhecê-las a seguir:</p><p>TPs para medição</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 19/63</p><p>Faixa de operação de tensão entre 0,05 e 1,9 vezes a tensão nominal.</p><p>Classe de exatidão de 3,0%.</p><p>Fator de potência 0,8.</p><p>TPs para proteção</p><p>Faixa de operação de tensão entre 0,9 e 1,1 vezes a tensão nominal.</p><p>Classe de exatidão de 0,3%.</p><p>Fator de potência entre 0,6 e 1,0.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>Os transformadores de instrumento são utilizados para permitir que</p><p>equipamentos como os relés sejam capazes de aferir grandezas</p><p>dentro de valores admissíveis de tensão e corrente sem a</p><p>necessidade de altos níveis de isolação. Por serem equipamentos</p><p>de medição, é correto afirmar que</p><p>A</p><p>os equipamentos de medição são conectados no</p><p>primário dos transformadores de instrumentos.</p><p>B</p><p>os valores secundários dos TCs e TPs são definidos</p><p>pelo fabricante do equipamento.</p><p>C</p><p>os TCs de medição apresentam baixo percentual de</p><p>exatidão.</p><p>D</p><p>os TPs são definidos em função de seu nível de</p><p>tensão de isolação.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 20/63</p><p>Parabéns! A alternativa E está correta.</p><p>O TC pode ser considerado um equipamento semelhante a um</p><p>amperímetro, portanto, deve ser ligado em série com a linha ou</p><p>alimentador do sistema. Já o TP é equiparado a um voltímetro,</p><p>sendo, portanto, ligado em paralelo no sistema.</p><p>Questão 2</p><p>O dimensionamento de um transformador de corrente deve ser feito</p><p>considerando um fator de sobrecorrente no circuito. Levando em</p><p>conta o fator de sobrecorrente, a RTC ideal para um sistema cuja</p><p>máxima corrente seja de 8 KA será de</p><p>Parabéns! A alternativa B está correta.</p><p>A partir da máxima corrente no circuito, o dimensionamento do TC</p><p>deve ser feito de acordo com seu fator de sobrecorrente. No Brasil,</p><p>esse fator é de 20, logo:</p><p>E</p><p>os TCs são ligados em série com o sistema e os TPs</p><p>são ligados em paralelo entre a linha e um ponto de</p><p>referência.</p><p>A 200/5.</p><p>B 400/5.</p><p>C 300/5.</p><p>D 800/5.</p><p>E 1000/5.</p><p>FS =</p><p>IP</p><p>IS</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 21/63</p><p>A corrente é a corrente de primário, referente ao curto-circuito e</p><p>é a corrente no secundário do TC. Para um valor padrão de 5 A</p><p>nominal, tem-se:</p><p>Portanto, a RTC deve ser 400/5.</p><p>2 - Relé de proteção</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car os tipos de relés de proteção.</p><p>Relés de proteção do sistema elétrico</p><p>Neste vídeo, abordaremos os relés de proteção, os fundamentos</p><p>operativos do equipamento e os tipos de relés existentes.</p><p>IP</p><p>IS</p><p>20 =</p><p>8KA</p><p>IS</p><p>IS = 400A</p><p>25/09/2024,</p><p>16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 22/63</p><p>Conceitos fundamentais de relés</p><p>Neste vídeo, apresentaremos os princípios fundamentais que regem a</p><p>operação dos relés.</p><p>A principal função de um sistema de proteção é detectar condições</p><p>anormais de operação do sistema elétrico e dar início a algum tipo de</p><p>ação corretiva de maneira rápida e eficiente, de modo que o sistema,</p><p>seus equipamentos e os envolvidos estejam em segurança.</p><p>Os equipamentos de proteção devem ser rápidos (na ordem de</p><p>milissegundos) para eliminação de defeitos para que o efeito térmico</p><p>relacionado às altas correntes elétricas envolvidas não danifique a</p><p>integridade dos dispositivos protegidos. Um dos principais</p><p>equipamentos de proteção é o relé, utilizado em conjunto com outros</p><p>equipamentos, como os transformadores de instrumento para</p><p>identificação de falhas.</p><p>Engenheiro eletricista trabalhando no sistema de proteção de relé.</p><p>Os relés são elementos sensores dos mais variados tipos e aplicações,</p><p>utilizados para identificar uma condição de defeito e realizar operações</p><p>lógicas de operação ou bloqueio para o isolamento de equipamentos</p><p>por meio de outros dispositivos de potência, como os disjuntores. Cada</p><p>relé de proteção possui características técnicas que definem suas</p><p>funções básicas, dentro de limites e exigências de seletividade e</p><p>coordenação para cada sistema elétrico específico.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 23/63</p><p>Os relés são elementos fundamentais na proteção de sistemas elétricos,</p><p>pois permitem a combinação de lógicas no comando, bem como a</p><p>isolação de circuitos de potência e comando.</p><p>Curiosidade</p><p>A tecnologia por trás dos relés de proteção evoluiu bastante ao longo</p><p>dos anos, desde os primeiros relés do tipo eletromecânicos,</p><p>desenvolvidos nos anos 1900, até os modernos relés digitais utilizados</p><p>em sistemas atuais baseados em microeletrônica. Essas tecnologias</p><p>permitiram que os esquemas de proteção atingissem altos níveis de</p><p>confiabilidade, trazendo mais conforto e comodidade aos usuários dos</p><p>sistemas.</p><p>Características funcionais de relés de proteção</p><p>O bom desempenho de relés de proteção necessita de alguns requisitos</p><p>fundamentais, atrelados à filosofia da proteção de um sistema elétrico.</p><p>Vamos ver quais são!</p><p>É o grau de certeza para atuação correta de um dispositivo, de</p><p>modo que se considere:</p><p>Recusa de atuação – não atuar quando deveria.</p><p>Atuação incorreta – atuar quando não deveria.</p><p>É a medida de certeza de que o relé irá operar corretamente para</p><p>todos os tipos de falta para as quais foi projetado.</p><p>É a medida de certeza de que o relé não irá atuar incorretamente</p><p>para qualquer falta.</p><p>A segurança dos relés de proteção é definida em termos das</p><p>regiões de um sistema de potência – denominadas zonas de</p><p>proteção – como sendo as regiões delimitadas pela capacidade</p><p>Confiabilidade </p><p>Fidedignidade </p><p>Segurança </p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 24/63</p><p>de reconhecimento de cada relé. Um relé somente é considerado</p><p>seguro se responder às faltas dentro de sua zona de proteção.</p><p>As entradas de grandezas dos relés são alimentadas pelos TCs e</p><p>TPs.</p><p>É relacionada ao tempo de atuação do relé em determinada falta.</p><p>Geralmente, é desejável que a parte do sistema em falha seja</p><p>isolada o mais rápido possível, de modo a limitar os danos</p><p>causados pelas correntes de curto-circuito. No entanto, os relés</p><p>de proteção podem ser classificados em relação ao seu tempo</p><p>de atuação como:</p><p>Instantâneo: Nenhuma temporização é considerada.</p><p>Atuação entre 17 e 100 ms.</p><p>Temporizado: Um tempo de atuação é programado entre o</p><p>tempo de decisão e início da ação de desligamento.</p><p>Alta velocidade: Operação em menos de 50 ms.</p><p>Ultra alta velocidade: Operação em menos de 4 ms.</p><p>Confira uma curva de temporização típica para um relé de proteção do</p><p>tipo de retardo independente, conhecida como curva de tempo inverso,</p><p>em que se pode observar que quanto maior a corrente de falta, menor é</p><p>o tempo de atuação, e vice-versa.</p><p>Característica de tempo inverso.</p><p>Grandezas elétricas nos relés de proteção</p><p>Velocidade </p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 25/63</p><p>Basicamente, um relé é sensibilizado por três grandezas que permitem</p><p>distinguir entre as correntes de carga e curto-circuito ou faltas diversas:</p><p>tensão, corrente e a frequência a que está submetido. No entanto, como</p><p>veremos posteriormente, os relés são ajustados para outros parâmetros</p><p>elétricos da rede, como impedância, potência ou relação entre essas</p><p>grandezas. De modo geral, os relés podem ser classificados como:</p><p>Os relés de tensão utilizam a própria tensão do sistema e comparam</p><p>seu valor com aquele previamente ajustado para operação. Como esse</p><p>valor pode estar abaixo ou acima do valor de referência, esses relés</p><p>podem ser de subtensão ou de sobretensão.</p><p>Os relés de corrente são muito comuns e obrigatórios em praticamente</p><p>todos os sistemas elétricos, uma vez que são utilizados para identificar</p><p>as correntes de falta muito superiores às correntes nominais,</p><p>denominado, portanto, como de sobrecorrente. As sobrecorrentes</p><p>podem ser extremamente danosas ao sistema devido aos efeitos</p><p>térmicos que ocorrem, provocando a depreciação total ou parcial dos</p><p>equipamentos envolvidos.</p><p> Relés de tensão</p><p> Relés de corrente</p><p> Relés de frequência</p><p> Relés direcionais</p><p> Relés de impedância</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 26/63</p><p>Os relés de frequência são baseados nessa grandeza do sistema, que</p><p>assume valores que devem ser muito precisos, necessitando, portanto,</p><p>de proteções específicas.</p><p>Características de acionamento dos relés de proteção</p><p>Os relés de proteção podem estar associados aos equipamentos de</p><p>interrupção, como disjuntores, de duas formas, o que permite diferenciá-</p><p>los como relés primários e secundários. Confira:</p><p>Relés primários</p><p>Também denominados relés de ação direta, são muito utilizados na</p><p>proteção de pequenas e médias instalações industriais. Sua grande</p><p>vantagem é que não necessitam de transformadores de instrumentos,</p><p>uma vez que são diretamente ligados ao sistema protegido e não</p><p>necessitam de fonte auxiliar para o disparo do disjuntor.</p><p>Relés secundários</p><p>Também conhecidos por relés de ação indireta, são amplamente</p><p>utilizados em instalações industriais de médio e grande porte. São</p><p>equipamentos com maior valor agregado e necessitam de</p><p>transformadores de instrumento para o fornecimento das grandezas</p><p>elétricas para comparação. Em geral, relés de ação indireta são mais</p><p>confiáveis e possuem ajustes mais precisos, com curvas de</p><p>temporização mais bem definidas.</p><p>Princípios de operação de relés de</p><p>proteção</p><p>Neste vídeo, apresentaremos o princípio de operação dos relés,</p><p>destacando as principais avaliações feitas durante a identificação da</p><p>falta.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 27/63</p><p>Detecção de faltas</p><p>Em razão do princípio básico de um sistema de proteção, que é detectar</p><p>defeitos e condições anormais de operação, os relés de proteção devem</p><p>ser capazes de averiguar uma grande quantidade de parâmetros, de</p><p>modo a estabelecer a correta atuação dos dispositivos.</p><p>Como dito, os parâmetros mais comuns na detecção de ocorrências são</p><p>as tensões e correntes nos terminais dos equipamentos protegidos.</p><p>Atenção!</p><p>Os relés de proteção são específicos para cada aplicação, ou seja, são</p><p>alimentados por entradas apropriadas para o processamento da lógica</p><p>de identificação de anormalidades. A principal questão é, então, a</p><p>definição das quantidades (magnitude) das grandezas que caracterizam</p><p>uma condição anormal.</p><p>Quando ocorre</p><p>uma falta no sistema elétrico de potência, como um</p><p>curto-circuito, normalmente, as correntes têm um aumento substancial e</p><p>quase instantâneo e, como efeito, as tensões decaem rapidamente.</p><p>Além desses distúrbios, outras mudanças de condição de operação</p><p>podem ocorrer em parâmetros, como a defasagem angular entre tensão</p><p>e corrente, componentes harmônicos, potência ativa e reativa,</p><p>frequência, entre outros. Os relés de proteção funcionam baseados nas</p><p>mudanças dessas grandezas, podendo ser divididos em relação às</p><p>grandezas de atuação. Vamos entender!</p><p>Detecção de nível excedido</p><p>A operação de relés de proteção baseada na detecção da extrapolação</p><p>de nível para determinada grandeza é um dos mais simples princípios</p><p>de proteção.</p><p>Exemplo</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 28/63</p><p>Um sistema elétrico protegido por um esquema de proteção.</p><p>Considerando que a corrente nominal desse sistema seja de 100 A e</p><p>admite-se uma sobrecarga de 25% em situação de emergência, uma</p><p>corrente de até 125 A circulante pode ser considerada como uma</p><p>condição normal de operação. O sistema de proteção, composto pelo</p><p>TC, relé e disjuntor, é ajustado para uma máxima corrente admissível de</p><p>130 A. Assim, para qualquer corrente superior a essa medida pelo TC é</p><p>considerada uma falta ou uma condição anormal, que fará com que o</p><p>relé de proteção se sensibilize e envie um sinal de atuação para que o</p><p>disjuntor abra o circuito de alimentação, protegendo assim o sistema à</p><p>frente.</p><p>Observe a imagem:</p><p>Esquema de proteção por relé.</p><p>O valor de ajuste (ou nível) para o qual o relé de proteção envia um sinal</p><p>de atuação é denominado ajuste de pick-up do relé. Assim, para todas</p><p>as correntes identificadas pelo TC que sejam superiores à corrente de</p><p>pick-up, o relé deve operar. De modo análogo, para todas as correntes</p><p>menores que a corrente de pick-up, o relé necessariamente não deve</p><p>operar. Existem relés em que a operação ocorre para valores baixos de</p><p>corrente de pick-up, como o caso dos relés de subtensão.</p><p>No exemplo dado, como a grandeza de análise é a corrente elétrica,</p><p>trata-se de um relé de sobrecorrente e sua característica de operação</p><p>pode ser representada por uma relação tempo × corrente, como</p><p>ilustrada anteriormente na imagem “Característica de tempo inverso”.</p><p>Comparação de magnitudes</p><p>É possível que a operação de relés de proteção seja baseada na</p><p>comparação de magnitudes. Normalmente, em equipamentos</p><p>conectados em paralelo, como linhas de transmissão, é necessário</p><p>verificar e comparar as magnitudes de correntes em ambos os</p><p>equipamentos para que, caso as correntes sejam discrepantes de um</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 29/63</p><p>valor predeterminado, os relés enviem sinais de atuação para</p><p>isolamento da falha.</p><p>Comparação diferencial</p><p>A comparação diferencial é um dos mais sensíveis e eficientes</p><p>esquemas de proteção contra faltas. Bastante utilizado na proteção de</p><p>transformadores e geradores, o princípio básico de proteção para um</p><p>relé de proteção baseado na comparação diferencial é ilustrado na</p><p>imagem a seguir.</p><p>Proteção diferencial.</p><p>Como o elemento protegido está em série com a corrente de entrada,</p><p>ela deve ser igual à corrente de saída em condições normais de</p><p>operação. Considerando que os TCs na entrada e saída são idênticos, a</p><p>corrente de diferença resultante que passa pelo relé será praticamente</p><p>nula. Na ocorrência de uma falta no elemento protegido, as correntes</p><p>resultantes no relé terão um valor considerável, fazendo com que o relé</p><p>opere.</p><p>Esse esquema de proteção utiliza relés específicos e é conhecido como</p><p>proteção diferencial, sendo capaz de detectar correntes de falta de</p><p>valores muito pequenos em transformadores, geradores e outros</p><p>equipamentos cujos terminais de entrada e saída são acessíveis e</p><p>próximos.</p><p>Comparação de ângulo de fase</p><p>Alguns tipos de relés de proteção têm como característica de operação</p><p>a comparação entre ângulos de fase entre duas grandezas elétricas (ex.:</p><p>tensão e corrente). Essa comparação é bastante utilizada para</p><p>determinar o sentido de fluxo da corrente em relação a uma tensão,</p><p>utilizada como referência. Essa característica de operação é conhecida</p><p>como direcionalidade, o que denomina o relé do tipo direcional.</p><p>Medida de distância</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 30/63</p><p>Relés de proteção têm a característica de medição de distância, ou seja,</p><p>a identificação do local de ocorrência de uma falta, pela relação entre</p><p>tensão e corrente no terminal do equipamento protegido. Como,</p><p>normalmente, relés com essa característica são utilizados na proteção</p><p>de equipamentos, como linhas de transmissão, basicamente, é feita</p><p>uma análise da impedância dessa linha, que é proporcional a seu</p><p>comprimento. Esses relés são denominados relés de distância.</p><p>A proteção de linhas de transmissão pode ainda ser auxiliada por</p><p>informações medidas por relés instalados em suas extremidades que se</p><p>comunicam remotamente por meio de algum sinal de comunicação.</p><p>Esses esquemas de proteção são denominados teleproteção e</p><p>normalmente utilizam um canal de comunicação baseado em onda</p><p>portadora, micro-ondas, fibra ótica para que os relés de proteção se</p><p>comuniquem.</p><p>Linhas de transmissão de energia elétrica.</p><p>Tipos de relés de proteção</p><p>Neste vídeo, apresentaremos os tipos existentes de relés de proteção,</p><p>como os eletromecânicos, eletrônicos e digitais.</p><p>Os relés de proteção passaram por muitas mudanças estruturais e de</p><p>tecnologia ao longo dos anos. Apesar das melhorias de sensibilidade,</p><p>confiabilidade e segurança, o princípio básico de operação se mantém,</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 31/63</p><p>independentemente do tipo de relé ou da sua época de construção.</p><p>Dessa forma, é possível dividir os relés de proteção, a partir de seu tipo</p><p>construtivo, como veremos a seguir.</p><p>Relés eletromecânicos</p><p>Os relés eletromecânicos são dispositivos cujo funcionamento é</p><p>baseado no princípio da indução eletromagnética. Estes dispositivos</p><p>são dotados de bobinas e um disco de indução, além de molas e</p><p>contatos que auxiliam no princípio de medição de grandezas elétricas.</p><p>Dado seu mecanismo de operação, são equipamentos de manutenção</p><p>cara, uma vez que possuem diversas partes constituintes sujeitas a</p><p>falhas. No entanto, têm fácil ajuste de parâmetros de atuação.</p><p>As forças de atuação em relés eletromecânicos são criadas pela</p><p>combinação de sinais de entrada, energia armazenada nas molas e de</p><p>dispositivos amortecedores de força mecânica (torque). Observe na</p><p>imagem um conjunto de relés eletromecânicos do tipo sobrecorrente,</p><p>que já foi e ainda é utilizado em muitos sistemas de proteção.</p><p>Relés de indução.</p><p>Os relés de indução se baseiam no princípio de operação de um motor</p><p>monofásico, sendo utilizados apenas em corrente alternada. Existem</p><p>duas variantes do relé de indução: disco de indução e copo de indução.</p><p>Nestes dois tipos, o elemento móvel é feito de cobre ou alumínio</p><p>(equivalente ao rotor do motor). No relé com disco de indução podem</p><p>ser utilizados dois métodos de movimento:</p><p>Polo sombreado</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 32/63</p><p>Parte da face polar do núcleo é envolvida por um anel curto-circuitado,</p><p>que produz uma defasagem do fluxo em relação a outra parte (não</p><p>sombreada).</p><p>Wattimétrico</p><p>Utiliza um conjunto de bobinas acima do disco e outro conjunto abaixo</p><p>do disco.</p><p>Relés eletrônicos</p><p>Também conhecidos como relés estáticos, são constituídos de circuitos</p><p>integrados dedicados a cada função desempenhada.</p><p>Seus ajustes são realizados por pontos na parte frontal do relé, que</p><p>regulam diferentes funções no relé, como corrente,</p><p>atenção a vazamentos</p><p>durante a manipulação do equipamento, uma vez que o gás é incolor.</p><p>Interrupção a vácuo</p><p>Os contatos se encontram no interior de uma ampola a vácuo.</p><p>Relé digital.</p><p>Sopro magnético</p><p>O arco é conduzido pela força eletromagnética para a câmara de extinção.</p><p>Ar comprimido</p><p>Altera-se o nível de pressão do ar que fica dentro de um recipiente e é responsável por reduzir a</p><p>temperatura do arco e extingui-lo.</p><p>A classificação também pode ser feita tendo por base o tipo de acionamento do dispositivo, em que o sistema</p><p>de mola é mais comum, existindo também os sistemas de solenoide, ar comprimido e hidráulico.</p><p>Relés</p><p>Existem diversos tipos de relés que atuarão sob ação de determinada característica. Esta, quando alterada,</p><p>indica a existência de alguma anomalia no sistema.</p><p>Em geral, a sensibilidade ao defeito é identificada a partir de elevações nos níveis de corrente que circulam no</p><p>SEP, alterações nos níveis de tensão, que podem ser superiores ou inferiores aos limites operacionais</p><p>permitidos, variações quanto ao módulo e ângulo de tensão ou corrente.</p><p>O monitoramento do sistema pode ser feito</p><p>diante do comportamento da corrente elétrica</p><p>em relação ao seu sentido, uma vez que a</p><p>variação do sentido de circulação das cargas é</p><p>um fator indicativo da inversão do fluxo de</p><p>potência, podendo este não ser suportado pelo</p><p>sistema. Por fim, mas não menos importante,</p><p>monitoram-se variações na impedância do</p><p>sistema.</p><p>Um relé, responsável pela proteção de um</p><p>sistema, pode ser brevemente estruturado e</p><p>seu funcionamento segue estas etapas:</p><p>Os transformadores de medida TC e TP enviam sinais para a unidade de conversão de sinal de que irão</p><p>adequá-lo para níveis do relé.</p><p>Os valores enviados ao relé são comparados a valores referenciais armazenados. Nesse caso, se o</p><p>valor recebido for superior ao referencial, identifica-se um problema e emite-se um sinal, que é enviado</p><p>a uma unidade de saída.</p><p>A fonte de tensão auxiliar tem a função de energizar as unidades de medida, de saída e a unidade de</p><p>acionamento. A unidade de saída, que recebe o sinal da unidade de medida, aciona um contato auxiliar ou</p><p>uma chave da unidade de acionamento. Esta, por sua vez, é a responsável por desconectar o sistema, sendo</p><p>composta por um disjuntor ou interruptor. Confira!</p><p>1.</p><p>2.</p><p>Estrutura de um relé de proteção.</p><p>Evolução do equipamento</p><p>Os relés evoluíram ao longo dos anos. O primeiro modelo utilizado, no início do século XX, foi um modelo</p><p>eletromecânico que operava a partir da identificação de sobrecorrente por indução. Em seguida, vieram as</p><p>proteções classificadas como direcionais e de distância, que serão detalhadas nos módulos posteriores.</p><p>Vejamos agora os marcos importantes na evolução e atualização desse dispositivo.</p><p>1901</p><p>Primeiro dispositivo eletromecânico.</p><p>1908</p><p>Introdução da proteção diferencial de corrente.</p><p>1910</p><p>Introdução das proteções direcionais.</p><p>1930</p><p>Introdução da proteção de distância e desenvolvimento dos primeiros dispositivos com base</p><p>eletrônica.</p><p>1960</p><p>Introdução da proteção eletrônica.</p><p>1980</p><p>Primeiros elementos utilizando tecnologia digital.</p><p>Nota-se que, em 1980, os primeiros elementos digitais marcaram o processo evolutivo do relé, apesar disso,</p><p>esses componentes não foram bem recebidos por causa da má reputação deixada pelos dispositivos</p><p>anteriores (eletrônicos), que não eram confiáveis, e devido à grande quantidade de falhas, não houve</p><p>aderência ao mercado. Esses relés dominaram o ramo da proteção, destacando-se sobre os demais, trazendo</p><p>benefícios, como redução de tempo de formação técnica dos profissionais, tempo de vida útil (ligado</p><p>diretamente à tecnologia) e inteligência de rede, agregada pelas unidades microprocessadas.</p><p>Os relés possuem variações construtivas e podem ser classificados a partir de:</p><p>Grandezas de atuação: se a grandeza principal for capaz de fazê-lo atuar.•</p><p>Grandezas de resposta: quanto à grandeza específica de atuação. Exemplo: um relé classificado por</p><p>sua grandeza de atuação pode ser elétrico ou mecânico. Considerando um relé de grandeza elétrica,</p><p>quanto à grandeza a ser medida, tem-se a corrente, tensão, ângulo, impedância e outras.</p><p>Aspectos construtivos: eletromecânicos, digitais e eletrônicos, principalmente.</p><p>Função de atuação.</p><p>Conexão no sistema: primária ou secundária.</p><p>Alimentação: contínua ou alternada.</p><p>Componente a proteger: linhas, máquinas e outros.</p><p>Tempo de atuação.</p><p>Outros fatores.</p><p>Vamos entender como se divide a classificação construtiva dos relés. Acompanhe!</p><p>Relés eletromecânicos</p><p>São robustos, antigos, mas de fácil manutenção. Apesar de terem sidos</p><p>superados pelos digitais, ainda são encontradas unidades em operação.</p><p>A troca desse dispositivo vem sendo feita de acordo com a</p><p>disponibilidade e demanda. Como a vida útil do equipamento é de 20 a</p><p>30 anos, as unidades em funcionamento ainda operam de forma</p><p>adequada.</p><p>Relés eletrônicos ou estáticos</p><p>São de menor tamanho e construídos a partir de circuitos integrados</p><p>(Cis). Veja como era o equipamento antigo, uma vez que, com a evolução</p><p>da eletrônica, os equipamentos se tornaram menores e visualmente mais</p><p>amigáveis.</p><p>Relés digitais</p><p>São resultado da evolução do equipamento, pertencentes à terceira</p><p>geração, cujas características construtivas contam com</p><p>microprocessadores e memória. Com isso, é possível executar</p><p>simultaneamente diversas funções, além de se comunicar diretamente</p><p>com o sistema ou a rede em que se encontram instalados.</p><p>Princípio de funcionamento dos relés</p><p>Os relés podem ser classificados de acordo com aspectos construtivos, variáveis de medição, aplicação no</p><p>sistema e outras características. Ao avaliá-los, é possível subcategorizá-los, de acordo com os materiais</p><p>utilizados em sua construção. Observe a seguir alguns relés e suas aplicações.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Relés fluidodinâmicos</p><p>Utilizam algum tipo de óleo em sua construção. O óleo tem função temporizadora, de atraso, na</p><p>atuação da peça em reação ao defeito. Esses relés têm:</p><p>Conexão direta com a rede.</p><p>Funcionamento a partir do deslizamento de um êmbolo preenchido com determinada</p><p>quantidade de óleo. A resistência do material promove atraso de atuação: temporização.</p><p>Observação: Esses relés não são mais produzidos, porém ainda existem unidades em operação.</p><p>Relés eletromagnéticos</p><p>São as primeiras unidades utilizadas. Ainda que obsoletos, alguns desses elementos se encontram</p><p>em operação atualmente.</p><p>Relés eletrodinâmicos</p><p>Operam por meio da relação entre duas bobinas, uma móvel e uma fixa. A bobina fixa (que pode</p><p>também ser um ímã permanente) cria um campo magnético no qual a bobina móvel será imersa. Ao</p><p>ser percorrida por uma corrente, a bobina móvel também produzirá um campo que irá interagir com o</p><p>campo já existente, fazendo com que haja rotação, mesmo princípio dos motores elétricos.</p><p>Relés de indução</p><p>Identificam dois fluxos magnéticos. Como o nome indica, o princípio de funcionamento é baseado na</p><p>indução magnética, que fará o disco girar, fechando os contatos.</p><p>Relés térmicos</p><p>Atuam diante da sobrecarga dos equipamentos. Esse tipo de relé é construído a partir de</p><p>características semelhantes ao elemento a ser protegido, no qual as chapas bimetálicas irão aquecer</p><p>e sofrer deformação diante do sobreaquecimento. Usualmente, são aplicados na proteção de</p><p>motores, geradores e transformadores.</p><p>Relés eletrônicos</p><p>Marcam profundamente a evolução dos relés, a partir do uso da eletrônica no sistema de proteção.</p><p>•</p><p>•</p><p>Relés digitais</p><p>Têm possibilidade de atuar em mais de um tipo de proteção simultaneamente, sendo conhecido por</p><p>multifunção. Nos modelos anteriores seria necessário a adição de unidades individuais de</p><p>monitoramento para cada uma das variáveis desejadas, o que atualmente pode ser feito por uma</p><p>unidade digital, reduzindo o espaço de ocupação.</p><p>Por possuírem memória e microprocessamento, é possível utilizar os dados para análise detalhada</p><p>das faltas e sua localização, além de execução de autoanálise de seu funcionamento. São mais</p><p>flexíveis, ágeis e de menor custo, uma vez que há redução na manutenção.</p><p>É importante</p><p>tempo, tensão etc.</p><p>Esse sistema, apesar de ter o princípio de funcionamento diferente do</p><p>relé eletromecânico, também possui sinais contínuos em sua entrada,</p><p>que são processados de modo a produzir um sinal binário de decisão.</p><p>Relé eletrônico.</p><p>Esse processamento é feito por meio de uma série de dispositivos</p><p>semicondutores, que emulam as mesmas características de relés</p><p>eletromecânicos.</p><p>Relés digitais</p><p>Atualmente, os relés digitais são os equipamentos de maior avanço</p><p>tecnológico no ramo da proteção de sistemas elétricos. São</p><p>equipamentos detentores de alta tecnologia, que conferem alta</p><p>confiabilidade e segurança às operações de proteção por circuitos</p><p>integrados de comparação de sinais de entrada, processamento de</p><p>sinais analógicos e sua conversão para digital. Além disso, possuem</p><p>canais de comunicação que permitem a integração de equipamentos e</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 33/63</p><p>armazenamento de dados para verificação das características de falha</p><p>dos equipamentos. Veja um relé digital fabricado pela SEL para proteção</p><p>de alimentadores:</p><p>Datasheet do relé digital SEL-751ª.</p><p>Os relés digitais possuem, além das funções básicas atribuídas também</p><p>aos relés eletromecânicos e eletrônicos, funções de comunicação,</p><p>medidas elétricas, controle, sinalização remota etc. Esses equipamentos</p><p>são largamente empregados nos projetos de proteção de subestações</p><p>de potência.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 34/63</p><p>Os relés de proteção são equipamentos essenciais para a proteção</p><p>de sistemas elétricos. Sua função básica é se sensibilizar com a</p><p>mudança de grandezas elétricas e enviar sinais de atuação para</p><p>que a falha seja isolada. As principais características funcionais de</p><p>operação dos relés de proteção são</p><p>Parabéns! A alternativa C está correta.</p><p>Os requisitos funcionais de um relé de proteção baseados na</p><p>filosofia da proteção são a confiabilidade, fidedignidade, segurança</p><p>e velocidade de atuação.</p><p>Questão 2</p><p>Os relés de proteção passaram por diversas mudanças ao longo</p><p>dos anos. A respeito dos aspectos construtivos de relés é correto</p><p>afirmar que</p><p>A velocidade, custo-benefício e segurança.</p><p>B redundância, confiabilidade e velocidade.</p><p>C</p><p>confiabilidade, fidedignidade, segurança e</p><p>velocidade.</p><p>D custo-benefício, segurança e velocidade.</p><p>E confiabilidade, custo-benefício e redundância.</p><p>A</p><p>os relés eletromecânicos se baseiam no princípio da</p><p>indução eletromagnética.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 35/63</p><p>Parabéns! A alternativa A está correta.</p><p>Os relés eletromecânicos se baseiam na iteração eletromagnética</p><p>entre correntes e fluxos magnéticos. As forças de atuação são</p><p>criadas pela combinação de sinais de entrada e outros dispositivos</p><p>constituintes como molas e amortecedores.</p><p>B</p><p>os relés digitais funcionam essencialmente com a</p><p>utilização de dispositivos semicondutores que</p><p>fazem combinações lógicas entre as grandezas</p><p>elétricas.</p><p>C</p><p>relés eletromecânicos não são mais utilizados em</p><p>sistemas elétricos por estarem defasados para as</p><p>tecnologias atuais.</p><p>D</p><p>relés eletrônicos não necessitam de dispositivos</p><p>redutores de grandezas (TC e TP), pois suas</p><p>medidas são feitas eletronicamente.</p><p>E</p><p>os relés digitais possuem unicamente função de</p><p>proteção, mas podem ser aplicados a diversas</p><p>grandezas elétricas.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 36/63</p><p>3 - Relé de sobrecorrente</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as características dos relés de</p><p>sobrecorrente.</p><p>O relé de sobrecorrente na proteção</p><p>do sistema elétrico</p><p>Neste vídeo, apresentaremos o relé de sobrecorrente, uma das</p><p>principais funções de proteção do sistema.</p><p>Características básicas do relé de</p><p>sobrecorrente</p><p>Neste vídeo, apresentaremos as características do relé de sobrecorrente</p><p>e suas principais funções.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 37/63</p><p>A proteção dos sistemas elétricos é esquematizada com a utilização de</p><p>diversos dispositivos que operam em conjunto. Esses dispositivos</p><p>operam segundo lógicas de comando estabelecidas pelos relés de</p><p>proteção, que têm as funções básicas de identificar as falhas dos</p><p>equipamentos, localizar o ponto de defeito de maneira precisa e enviar</p><p>um sinal de alerta para que o local seja isolado ou alguma medida</p><p>corretiva seja executada.</p><p>É possível dizer que o relé de proteção é o elemento</p><p>mais importante em um esquema de proteção, pois</p><p>são sensores que estão constantemente monitorando</p><p>as grandezas elétricas do sistema.</p><p>Uma das grandezas mais observadas pelos operadores é a corrente de</p><p>curto-circuito, que normalmente atinge valores muito superiores à</p><p>corrente nominal, podendo danificar equipamentos e colocar em risco a</p><p>vida dos envolvidos. As sobrecorrentes do sistema são mensuradas por</p><p>um tipo específico de relé, denominado relé de sobrecorrente.</p><p>Os relés de sobrecorrente têm a função de atuar sempre que a corrente</p><p>no sistema ultrapassar determinado valor de ajuste, seja de forma</p><p>instantânea ou a partir de uma temporização definida por curvas tempo</p><p>× corrente. Geralmente, isso abrange todos os segmentos do sistema</p><p>elétrico, uma vez que é a proteção mínima a ser garantida.</p><p>Relé de sobrecorrente da Clip.</p><p>Muitos tipos de relés operam a função de sobrecorrente e os principais</p><p>empregados no sistema elétrico são:</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 38/63</p><p>Todos esses tipos de relés podem ser construídos como equipamentos</p><p>eletromecânicos, eletrônicos ou digitais. As proteções com relés de</p><p>sobrecorrente são utilizadas em alimentadores de média tensão, linhas</p><p>de transmissão, geradores, motores ou capacitores, todos esquemas</p><p>nos quais são necessários tempos de operação inversamente</p><p>proporcionais às correntes que circulam no sistema.</p><p>Princípio de funcionamento dos relés de sobrecorrente</p><p>Cada tipo de relé possui suas características e tecnologias aplicadas.</p><p>No entanto, todos devem ter a função básica de identificar um aumento</p><p>abrupto de corrente. O funcionamento do relé eletromecânico é bastante</p><p>simples e ilustra facilmente as características que esse equipamento</p><p>deve ter para identificação de falhas de curto-circuito. Observe um</p><p>esquema de proteção baseado em sobrecorrente, com elemento</p><p>eletromecânico com as seguintes partes, ilustradas na imagem.</p><p> Relés de sobrecorrente não direcionais</p><p> Relés de corrente direcionais</p><p> Relés de sobrecorrente diferenciais</p><p> Relés de sobrecorrente de distância</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 39/63</p><p>Configuração básica do relé de sobrecorrente.</p><p>O relé de sobrecorrente é, portanto, um dispositivo que funciona como</p><p>sensor de corrente para prover a abertura do disjuntor e eliminar o</p><p>defeito. No elemento eletromecânico, pode ser representado por uma</p><p>bobina que é atraída magneticamente na presença dessas altas</p><p>correntes. Quando o relé opera, seus contatos são fechados, o que</p><p>energiza um circuito CC responsável pela abertura do disjuntor. Essa</p><p>ação ocorre tanto em relés eletromecânicos quanto em relés eletrônicos</p><p>e digitais. Os elementos de um relé de sobrecorrente são:</p><p>É o dispositivo de potência capaz de promover a abertura ou o</p><p>fechamento dos circuitos em carga ou em condições de curto-</p><p>circuito. Sua ação de operação é sempre comandada pelo relé.</p><p>Dependendo do local e grau de importância da instalação, a</p><p>abertura ou o fechamento dos contatos do disjuntor pode ser</p><p>feita por:</p><p>Solenoide</p><p>(alimentado por tensão CC)</p><p>Molas</p><p>Pneumático (ar comprimido)</p><p>Hidráulico (óleo comprimido)</p><p>Ar</p><p>Vácuo</p><p>Óleo</p><p>Gás SF6 (hexafluoreto de enxofre)</p><p>Disjuntor </p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 40/63</p><p>É a bobina projetada para que, quando energizada, promova de</p><p>forma segura o destravamento do dispositivo de liberação da</p><p>abertura do disjuntor. Essa liberação pode ser feita por</p><p>engrenagens e alavancas nos relés eletromecânicos.</p><p>O sistema de proteção é composto por diversos outros contatos</p><p>com objetivos secundários, como sinalização luminosa,</p><p>mecânica e sonora, intertravamento para bloqueio de outras</p><p>operações, energização de outros dispositivos, como chaves</p><p>magnéticas, relés auxiliares e relés de temporização.</p><p>Os sinais de comando para abertura do disjuntor podem ser</p><p>obtidos de forma manual por meio da ação de botoeiras em</p><p>paralelo com os contatos normalmente aberto (NA) do relé de</p><p>sobrecorrente, por computador, que produz no terminal de saída</p><p>uma corrente elétrica que auxilia um relé auxiliar ou via comando</p><p>unidade terminal remota (UTR) e unidade de aquisição de dados</p><p>e controle (UACs), telecomandadas remotamente.</p><p>Ajuste de corrente do relé de</p><p>sobrecorrente</p><p>Neste vídeo, apresentaremos os critérios de ajuste de um relé de</p><p>sobrecorrente.</p><p>Ajuste do relé de sobrecorrente de tempo inverso</p><p>Bobina de disparo </p><p>Contatos auxiliares </p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 41/63</p><p>O ajuste de operação dos relés de sobrecorrente pode ser feito em</p><p>função do seu tempo inverso de atuação, em função da amplitude da</p><p>corrente de curto-circuito, ou em função de um valor predeterminado</p><p>para uma operação instantânea. No primeiro caso, deve-se considerar</p><p>as curvas de tempo inverso para dimensionamento.</p><p>No relé de tempo inverso não se define um tempo específico para</p><p>atuação e sim uma curva tempo × corrente para tal. Em relés</p><p>eletromecânicos, a escolha dessa curva é feita fisicamente por meio de</p><p>um dial de tempo no próprio equipamento. A curva é escolhida em</p><p>função das características e condições de coordenação de todos os</p><p>relés presentes no sistema.</p><p>Os fabricantes, normalmente, demarcam as curvas de atuação por</p><p>valores percentuais ou na base 10, podendo ser assim representadas:</p><p>Curva – 0,5 – 1- 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 -9 – 10</p><p>Curva – 5% - 10% - 20% - 30% - 40% - 50% - 60% - 70% - 80% - 90% -</p><p>100%</p><p>Obviamente, todas as curvas são referenciadas à curva máxima de</p><p>100%, ou seja, para um respectivo curto-circuito, o tempo de atuação do</p><p>relé corresponde ao percentual em relação à curva de 100%.</p><p>Exemplo</p><p>O tempo de atuação do relé na curva de 10% é de 0,6s, que corresponde</p><p>a 10% do tempo da curva de 100% que é 6s.</p><p>Veja uma curva de tempo inverso para o relé de sobrecorrente.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 42/63</p><p>Curva de tempo inverso para relé de sobrecorrente.</p><p>A curva ilustra as condições mínimas para atuação do relé (limiar de</p><p>operação), bem como a relação de tempo e corrente garantida pelo</p><p>fabricante.</p><p>O relé de sobrecorrente de tempo inverso pode ter diferentes inclinações</p><p>em suas curvas, podendo ser:</p><p></p><p>Inversa</p><p></p><p>Muito inversa</p><p></p><p>Extremamente inversa</p><p>O melhor cenário para esquemas de proteção é que os relés</p><p>coordenados tenham a mesma característica de tempo × corrente para</p><p>facilitar a coordenação. No entanto, em sistemas elétricos reais isso</p><p>não é possível devido a razões como:</p><p> Diversidade de equipamentos diferentes.</p><p> Diferentes fabricantes.</p><p> Diferentes comprimentos de linhas de transmissão.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 43/63</p><p>Para uma proteção adequada e para que o relé tenha sensibilidade para</p><p>detectar todas as possíveis condições de curto-circuito no trecho</p><p>protegido, o ajuste deve ser feito da seguinte maneira:</p><p>Em que:</p><p>Corrente nominal de carga do elemento protegido.</p><p>Corrente de ajuste do relé .</p><p>Corrente mínima de curto-circuito no elemento</p><p>protegido.</p><p>se relé eletromecânico, 1,1 se relé digital.</p><p>A escolha da corrente de ajuste deve sempre ser o mais próximo</p><p>possível da limitação inferior para que o relé tenha maior sensibilidade e</p><p>alcance além do final do trecho protegido.</p><p>Ajuste do relé de sobrecorrente instantâneo e temporizado</p><p>Vamos conferir detalhadamente a seguir:</p><p>Relé de sobrecorrente instantâneo</p><p>Atua instantaneamente para qualquer corrente maior que seu ajuste.</p><p>Essa função não possui qualquer temporização e, segundo a American</p><p>National Standart Institute (ANSI), são conhecidos pelo número 50.</p><p>Relé de sobrecorrente temporizado</p><p>Possui atuação delimitada por um tempo predeterminado, ou seja, só</p><p>atua após um tempo específico ajustado. Esse relé pode ser de tempo</p><p>definido e tempo inverso e é identificado segundo a ANSI pelo número</p><p>51.</p><p> Relés, religadores e fusíveis utilizados em sistemas</p><p>de distribuição.</p><p>(1, 4a1, 5)INominal  ≤ Iajuste ≤</p><p>Icc−min</p><p>a</p><p>INominal  =</p><p>Iajuste =</p><p>Icc−min =</p><p>a = 1, 5</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 44/63</p><p>O relé de sobrecorrente instantâneo para linhas de transmissão,</p><p>geralmente, ajusta-se a função instantânea para uma corrente de curto-</p><p>circuito trifásico a 85% de seu comprimento.</p><p>Normalmente, as funções 50 e 51 estão presentes no mesmo relé, cujo</p><p>desempenho pode ser ilustrado na imagem a seguir.</p><p>Curva tempo × corrente do relé 50/51.</p><p>A corrente de ajuste instantâneo é determinada diretamente em</p><p>ampères ou feita em relação a um Tap escolhido do relé temporizado</p><p>(eletromecânico), representado por X na equação a seguir:</p><p>A unidade temporizada irá atuar, de acordo com sua curva, se a seguinte</p><p>situação ocorrer:</p><p>Coordenação de relés de</p><p>sobrecorrente</p><p>Neste vídeo, apresentaremos os principais aspectos da coordenação de</p><p>relés de sobrecorrente, enfatizando a função desse tipo de ação na</p><p>proteção do sistema.</p><p>I(ajuste − instantâneo) = X ⋅ I(ajuste − relé)</p><p>1,5I Iajuste-relé  ≤ Icc ≤ Iajuste−instantâneo</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 45/63</p><p>Esquemas de proteção com base na coordenação de relés</p><p>Os relés de sobrecorrente devem operar o mais rápido possível e de</p><p>acordo com suas características de seletividade. Um sistema elétrico</p><p>normalmente possui vários relés de sobrecorrente ao longo de sua</p><p>extensão e seus equipamentos, de modo que tais dispositivos devem</p><p>ser coordenados para uma operação efetiva e segura. Essa sequência</p><p>correta de atuação das proteções é baseada em uma escada de tempos</p><p>sucessivos para os relés, garantindo assim as proteções de retaguarda.</p><p>A coordenação é uma estratégia de proteção em que,</p><p>para qualquer corrente de curto-circuito, haverá um</p><p>conjunto de tempos de atuação dos relés em relação</p><p>aos dispositivos de retaguarda.</p><p>A coordenação dos dispositivos de proteção é uma ação necessária</p><p>pois o próprio sistema de proteção está sujeito a falhas. O esquema de</p><p>proteção com base na coordenação pode ser de dois tipos:</p><p>Proteção normal</p><p>Neste tipo de proteção, o dispositivo de retaguarda encontra-se na</p><p>subestação a montante – no caso de falha da proteção local, a proteção</p><p>a montante mais próxima irá atuar.</p><p>Proteção duplicada</p><p>Formada por um sistema de proteção principal (primário) e um sistema</p><p>de proteção alternativo (secundário) – existem dois sistemas de</p><p>proteção no local para o mesmo equipamento. Não há coordenação e a</p><p>retaguarda é feita pela redundância da proteção.</p><p>Tempo de coordenação</p><p>O tempo de coordenação é definido como a mínima diferença de</p><p>tempo que dois relés mais próximos devem ter para garantir a</p><p>coordenação dos dispositivos. A garantia de coordenação significa que</p><p>(Δt)</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos</p><p>de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 46/63</p><p>a proteção mais próxima do defeito deve atuar sem que o dispositivo</p><p>relé a montante atue desnecessariamente. Normalmente, são adotados</p><p>os seguintes tempos de coordenação entre relés de sobrecorrente:</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>Os relés de proteção são os elementos mais importantes nos</p><p>esquemas de proteção do sistema elétrico. A função de</p><p>sobrecorrente permite a identificação de correntes de curto-circuito</p><p>que podem danificar componentes do sistema e perigo aos</p><p>envolvidos. Essa proteção pode ser do tipo instantânea ou</p><p>temporizada. De acordo com a ANSI, essas funções são</p><p>identificadas respectivamente por</p><p>Parabéns! A alternativa D está correta.</p><p>⎧⎪⎨⎪⎩0, 4 a 0,5s  −  relés eletromecânicos</p><p>0,35s - relés eletrônicos</p><p>0, 30s −  relés digitais</p><p>A 20/21.</p><p>B 35/36.</p><p>C 48/49.</p><p>D 50/51.</p><p>E 58/59.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 47/63</p><p>As funções de sobrecorrente podem ser ajustadas de acordo com a</p><p>corrente de atuação ou de acordo com o tempo. Para a função de</p><p>ajuste pela corrente predeterminada é feita a identificação pelo</p><p>número 50, denominada função instantânea. Já o ajuste pelo</p><p>tempo, ou seja, pela curva de tempo x corrente, a função é</p><p>identificada pelo número 51, denominada função temporizada.</p><p>Questão 2</p><p>Em uma linha de transmissão, a menor corrente de curto-circuito</p><p>calculada é de 3500 A, enquanto a corrente nominal de carga é de</p><p>250 A. Qual o valor de ajuste de corrente de relé eletromecânico de</p><p>tempo inverso para proteção dessa linha? Considerar um TC cuja</p><p>RTC seja 400/5.</p><p>Parabéns! A alternativa B está correta.</p><p>Com base na expressão para ajuste do relé de tempo inverso e</p><p>considerando um relé do tipo eletromecânico, tem-se:</p><p>As correntes são divididas pela RTC do TC, uma vez que são os</p><p>valores disponíveis para o relé de sobrecorrente. Como o ajuste</p><p>deve ser feito para o mínimo suportado, tem-se que:</p><p>A 3,96 A.</p><p>B 4,68 A.</p><p>C 5,32 A.</p><p>D 7,96 A.</p><p>E 2,36 A.</p><p>(1, 5)250</p><p>400/5</p><p>≤ Iajuste ≤</p><p>3500</p><p>400</p><p>5 1, 5</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 48/63</p><p>4 - Relé de distância</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as características dos relés de</p><p>distância.</p><p>O relé de distância na proteção do</p><p>sistema elétrico</p><p>Neste vídeo, apresentaremos os relés de distância, suas características</p><p>e funções.</p><p>Considerações sobre o relé de</p><p>distância</p><p>Iajuste = 4, 68A</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 49/63</p><p>As linhas de transmissão dos sistemas elétricos são tradicionalmente</p><p>protegidas por relés de sobrecorrente com funções instantânea e</p><p>temporizada (50/51). No entanto, esses dispositivos têm a capacidade</p><p>de se sensibilizar apenas com as correntes de curto-circuito que podem</p><p>ocorrer no sistema, de modo que seu desempenho pode ser bastante</p><p>limitado em equipamentos com um grande comprimento, como é o</p><p>caso das linhas de transmissão. As principais restrições da proteção de</p><p>sobrecorrente em linhas de transmissão são:</p><p>De modo a aprimorar os esquemas de proteção, principalmente para</p><p>linhas de transmissão, os relés de distância são mais apropriados e</p><p> Os relés de sobrecorrente são afetados por</p><p>variação na geração e mudança de configuração do</p><p>sistema.</p><p> Os tempos de atuação são diferentes em vários</p><p>pontos do sistema.</p><p> Os tempos de atuação são elevados em função da</p><p>necessidade de coordenação.</p><p> Os relés de sobrecorrente não são capazes de</p><p>detectar o sentido de fluxo das correntes de defeito.</p><p> Os tempos de atuação devem ser reajustados</p><p>periodicamente em virtude das mudanças do</p><p>sistema.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 50/63</p><p>possuem características que permitem uma proteção mais segura e</p><p>eficiente para esses equipamentos.</p><p>Características dos relés de distância</p><p>Neste vídeo, apresentaremos as características dos relés de distância,</p><p>seus princípios de funcionamento e as principais vantagens em utilizá-</p><p>lo.</p><p>Princípio de funcionamento dos relés de distância</p><p>Devido às características específicas das linhas de transmissão e das</p><p>restrições dos relés de sobrecorrente, o emprego dos relés de distância</p><p>pode ser mais apropriado na proteção desses equipamentos, uma vez</p><p>que o tempo de atuação é proporcional, não à corrente, mas à distância</p><p>entre o ponto de instalação do relé e o ponto de ocorrência da falha.</p><p>Esses relés operam alimentados tanto por corrente quanto por tensão,</p><p>de modo que TCs e TPs são necessários para que o processamento de</p><p>atuação seja feito.</p><p>Evidentemente que, na ocorrência de uma falha grave como um curto-</p><p>circuito, a tensão nesse ponto tende a um valor nulo. No entanto, à</p><p>medida que se afasta do ponto de defeito no sentido da fonte, essa</p><p>tensão tende a aumentar em virtude da queda de tensão na linha.</p><p>Resumindo</p><p>Os relés de distância são capazes de processar uma relação entre</p><p>tensão e corrente (V/I), que necessariamente dá informações a respeito</p><p>da impedância unitária de um trecho. Se a impedância medida pelo relé</p><p>for menor que a impedância de ajuste, ocorrerá a atuação e o envio de</p><p>sinal para abertura do disjuntor.</p><p>O relé de distância é formado por duas bobinas distintas, vejamos:</p><p>Bobina de operação Bobina de restrição</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 51/63</p><p>Está ligada aos</p><p>terminais do TC, de</p><p>modo que deverá se</p><p>sensibilizar com o</p><p>módulo da corrente que</p><p>circula no sistema,</p><p>produzindo uma força</p><p>magnética de atração</p><p>do contato móvel.</p><p>Está conectada aos</p><p>terminais do TP,</p><p>medindo uma tensão</p><p>que será proporcional</p><p>ao produto da corrente</p><p>de curto-circuito e a</p><p>impedância no ponto de</p><p>defeito, produzindo uma</p><p>força magnética</p><p>contrária à da bobina de</p><p>operação, para abrir o</p><p>contato (por isso é uma</p><p>bobina de restrição).</p><p>Assim, se a força gerada pela bobina de operação for maior que a</p><p>gerada pela bobina de restrição, haverá atuação do relé. Caso contrário,</p><p>haverá um bloqueio de operação.</p><p>O princípio de funcionamento de um relé de distância é ilustrado na</p><p>imagem a seguir:</p><p>Princípio de funcionamento do relé de distância.</p><p>Vantagens do uso de relés de distância</p><p>Uma das vantagens dos relés de distância é que seu alcance é</p><p>constante e praticamente independe do valor da corrente de curto-</p><p>circuito, de maneira que suas características não dependem das</p><p>variações ocorridas na geração ou qualquer mudança na configuração</p><p>do sistema.</p><p></p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 52/63</p><p>Os relés de distância apresentam características bem conhecidas no</p><p>plano R-X (resistência x reatância), ilustrada na imagem a seguir. A</p><p>impedância é representada por um lugar geométrico circular com centro</p><p>na origem. Para valores de relação tensão e corrente, cuja extremidade</p><p>seja no interior do círculo, haverá atuação do relé, ou seja, sua região de</p><p>operação é delimitada por esse círculo, ou sua zona de proteção.</p><p>Lugar geométrico de atuação do relé de distância.</p><p>É importante ressaltar que os relés de distância operam baseados na</p><p>relação entre tensão e corrente, ou seja, a impedância, podendo atuar</p><p>em qualquer sentido de corrente. Como o objetivo é a identificação do</p><p>sentido do fluxo da corrente de defeito, os relés de distância possuem</p><p>unidades direcionais, que delimitam ainda mais sua região de operação</p><p>para a identificação de um único sentido de fluxo. Assim, o relé de</p><p>distância pode se apresentar com variações, como será demonstrado na</p><p>sequência.</p><p>Relé de impedância</p><p>Neste vídeo, apresentaremos as características de impedância do relé.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 53/63</p><p>Operação do relé de impedância</p><p>As características apresentadas do relé de distância são</p><p>necessariamente relacionadas ao relé de impedância, uma vez que essa</p><p>grandeza é a relação direta entre tensão e corrente no ponto de defeito.</p><p>Portanto, a operação do relé de impedância é baseada na geração de</p><p>forças magnéticas nas bobinas de atuação (corrente) e restrição</p><p>(tensão), cujos valores são de entrada no relé, lidas pelos</p><p>transformadores de instrumento. Portanto, sobre o relé de impedância é</p><p>possível dizer que:</p><p>Tensão</p><p>É a grandeza de restrição e produz torque negativo no contato móvel do</p><p>relé (a favor da abertura).</p><p>Corrente</p><p>É a grandeza de operação e produz torque positivo no contato móvel do</p><p>relé (a favor do fechamento).</p><p>O relé de impedância é identificado pela ANSI pelo número 21. No</p><p>entanto, para sua operação em linhas de transmissão, é necessária</p><p>instalação conjunta de uma unidade direcional (Função ANSI 67). Assim,</p><p>seu lugar geométrico ou sua zona de proteção fica delimitada conforme</p><p>ilustrado na imagem.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 54/63</p><p>Lugar geométrico de atuação do relé de impedância.</p><p>É possível observar que a presença da unidade direcional faz com que a</p><p>região de operação fique delimitada não apenas pelo círculo de relação</p><p>R-X (limiar do relé de impedância), mas também por um segmento que</p><p>divide os 2º e 4º quadrantes, passando pela origem (limiar do relé</p><p>direcional).</p><p>O relé de impedância é ajustado para uma impedância que corresponde</p><p>a 80% da linha de transmissão, de modo a garantir atuação para linhas</p><p>interligadas. Assim, os círculos de delimitação da zona de atuação terão</p><p>trechos comuns e ambos os relés de cada trecho atuariam</p><p>instantaneamente. A unidade direcional impede essa atuação indevida.</p><p>Regulagem e temporização do relé de impedância</p><p>Para exemplificação da regulagem de um relé de impedância, veja uma</p><p>configuração para atuação em 3 zonas. A filosofia de proteção para</p><p>esse relé, de acordo com seus ajustes de tempo e coordenação entre</p><p>zonas, será de:</p><p>Regulagem</p><p>1ª zona de S</p><p>2ª zona</p><p>de de</p><p>3ª zona de</p><p>80% LT1</p><p>100% LT1 + (50 − 60%)</p><p>LT2</p><p>100%</p><p>LT1 + 100%LT2 + (20 − 30%)</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 55/63</p><p> </p><p>Regulagem</p><p>de</p><p>Tabela: Ajuste de um relé de impedância considerando três zonas de proteção.</p><p>Isabela Oliveira e Felipe Laure.</p><p>O relé de impedância só opera quando o torque produzido pela corrente</p><p>de curto-circuito for superior ao torque produzido pela bobina de</p><p>restrição. Para que isso ocorra, a impedância de ajuste é igual ao raio da</p><p>circunferência, que ilustra o lugar geométrico de atuação do relé.</p><p>Exemplo</p><p>Um relé de impedância deve proteger 80% de uma linha de transmissão</p><p>com impedância de 85 Ω. Calcular qual deve ser a impedância</p><p>equivalente para um relé de impedância utilizado nesse esquema de</p><p>proteção. São utilizados um TC e um TP, cujas relações de</p><p>transformação de corrente e potencial sejam de 500-5 e 13.800-115,</p><p>respectivamente.</p><p>Confira a solução:</p><p>Relés de admitância e reatância</p><p>Neste vídeo, apresentaremos as características de admitância e</p><p>reatância dos relés.</p><p>Relé de admitância</p><p>LT3</p><p>Zrelé  = 0, 8 × ZLT ×</p><p>RTC</p><p>RTP</p><p>Zrelé  = 0, 8 × 85 ×</p><p>500</p><p>5</p><p>13800</p><p>115</p><p>= 56, 66Ω</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 56/63</p><p>Os relés de admitância e reatância seguem as mesmas características</p><p>de relação entre tensão e corrente no ponto de defeito. No entanto,</p><p>possuem nuances específicas, que devem ser avaliadas.</p><p>O relé de admitância é um tipo de relé de distância (Função 21), de</p><p>modo que as grandezas de operação e restrição são exatamente as</p><p>mesmas. Entretanto, o lugar geométrico que representa a zona de</p><p>atuação do relé de admitância é uma circunferência como a ilustrada na</p><p>imagem a seguir.</p><p>Lugar geométrico de atuação do relé de admitância.</p><p>Essa circunferência possui seu centro em Zmáx/2 e, essencialmente,</p><p>tem característica direcional, uma vez que a região de operação é</p><p>delimitada apenas para valores positivos da relação R-X, sendo essa sua</p><p>grande vantagem em relação ao relé de impedância. O relé de</p><p>admitância só atua para defeitos cuja impedância esteja dentro do</p><p>círculo e na frente do ponto de instalação do relé.</p><p>Regulagem do relé de admitância</p><p>Considerando ainda como exemplo uma linha de transmissão composta</p><p>por 3 trechos, a regulagem do relé de admitância será:</p><p>Regulagem</p><p>1ª zona de S</p><p>2ª zona</p><p>de de</p><p>80% LT1</p><p>100% LT1 + (50 − 60%)</p><p>LT2</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 57/63</p><p> </p><p>Regulagem</p><p>3ª zona</p><p>de</p><p>de</p><p>Tabela: Regulagem de um relé de admitância.</p><p>Isabela Oliveira e Felipe Laure.</p><p>Ou seja, temos o mesmo princípio de regulagem do relé de impedância.</p><p>No entanto, uma correção deve ser feita, uma vez que o ângulo de</p><p>inclinação do diâmetro (ângulo r) referente ao máximo torque do relé</p><p>não coincide com o ângulo natural da impedância da linha de</p><p>transmissão. Assim, o ajuste correto do relé de admitância deve ser</p><p>feito conforme mostra a imagem.</p><p>Ajuste correto de atuação do relé de admitância.</p><p>O ajuste do relé de admitância é feito de modo semelhante ao relé de</p><p>impedância, a partir do percentual requerido de proteção da linha de</p><p>transmissão, tomadas as relações de transformação RTC e RTP.</p><p>Relé de reatância</p><p>Esse relé também é um tipo de relé de distância, que possui como</p><p>característica a sensibilidade na reatância do sistema. O lugar</p><p>geométrico de atuação do relé de reatância é ilustrado na imagem. Veja!</p><p>100%</p><p>LT1 + 100%LT2 + (20 − 30%)</p><p>LT3</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 58/63</p><p>Lugar geométrico de atuação do relé de reatância.</p><p>O relé de reatância é bastante útil na presença de arcos elétricos em</p><p>defeitos do sistema elétrico. Esse fenômeno tem características</p><p>puramente resistivas, de modo que a impedância vista por um relé de</p><p>proteção, nesse caso, é dada pela impedância da linha somada à</p><p>resistência do arco elétrico. Isso faz com que o ponto da impedância</p><p>vista pelos relés do tipo impedância e admitância fique fora da zona de</p><p>atuação devida, provocando uma redução de alcance na proteção,</p><p>conforme vemos na imagem.</p><p>Redução de alcance dos relés de impedância e admitância.</p><p>Esse problema é resolvido pelo relé de reatância, que é imune à</p><p>influência da resistência de arco elétrico.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 59/63</p><p>Os relés de distância possuem grande aplicação na proteção de</p><p>linhas de transmissão. Sobre os relés de distância é correto afirmar</p><p>que</p><p>Parabéns! A alternativa B está correta.</p><p>Em razão do lugar geométrico delimitado pela zona de atuação do</p><p>relé de admitância, cujo centro da circunferência possui seu centro</p><p>na metade da máxima impedância da linha, esse dispositivo</p><p>apresenta características essencialmente direcionais.</p><p>Questão 2</p><p>Uma linha de transmissão possui uma impedância de .</p><p>Um relé de impedância é instalado para proteção de uma linha de</p><p>transmissão por transformadores de instrumento cujas relações</p><p>são RTC = 100 e RTP = 1200. O ajuste do relé para 80% da linha de</p><p>transmissão deve ser de, aproximadamente</p><p>A</p><p>os relés de distância possuem somente uma bobina</p><p>de atuação para corrente.</p><p>B</p><p>o relé de admitância possui naturalmente</p><p>característica direcional.</p><p>C</p><p>o relé de admitância é imune à resistência de arco</p><p>elétrico.</p><p>D</p><p>o relé de distância mede a relação entre corrente de</p><p>curto-circuito</p><p>e o comprimento da linha de</p><p>transmissão protegida.</p><p>E</p><p>o relé de impedância é identificado pela ANSI pelo</p><p>número 67.</p><p>50∠80∘Ω</p><p>A .4, 6Ω</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 60/63</p><p>Parabéns! A alternativa D está correta.</p><p>Considerando a regulagem para o relé de impedância de uma linha</p><p>de transmissão com um único trecho, tem-se:</p><p>Considerações �nais</p><p>A proteção do sistema elétrico de potência deve ser garantida pelos</p><p>princípios básicos da filosofia da proteção. Para isso, os conceitos de</p><p>seletividade e coordenação devem estar alinhados para que requisitos</p><p>mínimos de segurança de operação do sistema sejam garantidos.</p><p>Neste conteúdo, apresentamos os principais e mais elementares</p><p>dispositivos utilizados na proteção do sistema elétrico para medição de</p><p>grandezas, com o estudo dos transformadores de corrente e potencial,</p><p>além da averiguação e comparação dessas grandezas pelos relés de</p><p>proteção, que têm a função básica de sensor dessas grandezas.</p><p>Com base nas características dos relés de sobrecorrente e de distância,</p><p>abordamos os requisitos de ajuste e temporização dos relés na</p><p>B .5, 4Ω</p><p>C .3, 8Ω</p><p>D .3, 3Ω</p><p>E .2, 6Ω</p><p>Zrelé  = 0, 8 × ZLT ×</p><p>RTC</p><p>RTP</p><p>Zrelé  = 0, 8 × 50 ×</p><p>100</p><p>1200</p><p>= 3, 33Ω</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 61/63</p><p>proteção de linhas de transmissão.</p><p>Podcast</p><p>Agora, abordaremos os aspectos construtivos do TC e do TP, bem como</p><p>a sua importância para o sistema de proteção, e vamos falar também</p><p>das formas de operação dos relés.</p><p></p><p>Explore +</p><p>Para conhecer melhor os instrumentos de proteção utilizados na</p><p>proteção do sistema, leia o livro Introdução à Proteção dos Sistemas</p><p>Elétricos, de Amadeu C. Caminha, publicado pela editora Blücher, em</p><p>1977.</p><p>Referências</p><p>BLACKBURN, J. L.; DOMIN, T. J. Protective relaying: principles and</p><p>applications. Boca Raton, FL: CRC press, 2015.</p><p>FRAZÃO, R. J. A. Proteção do Sistema Elétrico. São Paulo: Editora e</p><p>Distribuidora Educacional, 2019.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de sistemas elétricos de Potência.</p><p>Florianópolis: Editora da UFSC, v. 1, 2005.</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 62/63</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de sistemas elétricos de Potência.</p><p>Florianópolis: Editora da UFSC, v. 2, 2006.</p><p>MAMEDE FILHO, J. Manual de Equipamentos Elétricos. Rio de Janeiro:</p><p>Grupo Gen-LTC, 2000.</p><p>MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de</p><p>potência. Rio de Janeiro: Grupo Gen-LTC, 2000.</p><p>SATO, F.; FREITAS, W. Análise de curto-circuito e princípios de proteção</p><p>em sistemas de energia elétrica. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.</p><p>Material para download</p><p>Clique no botão abaixo para fazer o download do</p><p>conteúdo completo em formato PDF.</p><p>Download material</p><p>O que você achou do conteúdo?</p><p>Relatar problema</p><p>25/09/2024, 16:36 Dispositivos de proteção</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07113/index.html?brand=estacio# 63/63</p><p>javascript:CriaPDF()</p><p>Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>Prof. Felipe Laure Miranda, Profa. Isabela Oliveira Guimarães</p><p>Descrição</p><p>Você conhecerá as técnicas de proteção do sistema elétrico de</p><p>potência, com foco nos dispositivos e equipamentos de proteção de</p><p>transformadores, geradores, motores, barramentos e linhas de</p><p>transmissão, e analisará as características de tipos de relés aplicados</p><p>na proteção de sistemas elétricos.</p><p>Propósito</p><p>Os sistemas elétricos de potência operam normalmente, em condições</p><p>normais, em regime permanente. No entanto, todos os equipamentos</p><p>estão suscetíveis a falhas e condições como o curto-circuito, que</p><p>podem levar a danos ao sistema e prejudicar o fornecimento contínuo</p><p>do serviço. Por isso, conhecer os motivos que geram curto-circuito, e os</p><p>prejuízos que podem ser causados, é de suma importância, para o</p><p>mantenimento do sistema elétrico.</p><p>Preparação</p><p>Antes de iniciar o estudo deste conteúdo, tenha em mãos uma</p><p>calculadora ou use a calculadora de seu smartphone/computador.</p><p>Objetivos</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 1/54</p><p>Módulo 1</p><p>Proteção de transformadores</p><p>Descrever as técnicas em proteção de transformadores.</p><p>Módulo 2</p><p>Proteção de geradores e barramentos</p><p>Descrever as técnicas em proteção de geradores e barramentos.</p><p>Módulo 3</p><p>Proteção de motores de médio e grande</p><p>porte</p><p>Descrever as técnicas em proteção de motores de médio e grande</p><p>porte.</p><p>Módulo 4</p><p>Teleproteção em linhas de transmissão</p><p>Descrever as técnicas de tele proteção em linhas de transmissão.</p><p>Introdução</p><p></p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 2/54</p><p>Olá! Antes de começarmos, assista ao vídeo a seguir e</p><p>compreenda os conceitos sobre a proteção de equipamentos do</p><p>sistema elétrico.</p><p>1 - Proteção de transformadores</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever as técnicas em proteção de</p><p>transformadores.</p><p>Técnicas de proteção de</p><p>transformadores de potência</p><p>Neste vídeo, apresentaremos a forma de executar a proteção de um</p><p>transformador de potência. Veremos ainda as características de falhas,</p><p>a proteção diferencial e outros instrumentos de proteção de</p><p>transformadores.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 3/54</p><p>Características de falhas em</p><p>transformadores</p><p>Neste vídeo, apresentaremos as principais características das falhas no</p><p>transformador, como defeitos de fabricação, curto-circuito externo,</p><p>envelhecimento, falha nos componentes, sobretensão, manutenção</p><p>inadequada e presença de elementos corrosivos.</p><p>Os transformadores elétricos de potência são os equipamentos</p><p>utilizados para modificar os níveis de tensão ao longo do sistema,</p><p>permitindo a transmissão de energia com menores perdas elétricas</p><p>entre a geração e os centros de carga.</p><p>Os transformadores são equipamentos que</p><p>apresentam grande eficiência em função de suas</p><p>qualidades construtivas e técnicas de fabricação. Tais</p><p>características tornam esses transformadores em</p><p>equipamentos de grande robustez e que necessitam de</p><p>sistemas específicos de proteção, uma vez que são</p><p>essenciais ao sistema, além de possuírem alto custo</p><p>financeiro agregado.</p><p>Na sequência, serão apresentadas as principais técnicas de proteção de</p><p>transformadores, desde a proteção elétrica, a partir de esquemas de</p><p>proteção diferencial, até as proteções mecânicas que se baseiam em</p><p>outras grandezas não elétricas da operação dessa máquina.</p><p>Os transformadores de potência estão entre os componentes mais</p><p>caros e de maiores dimensões no sistema elétrico. A ocorrência de</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 4/54</p><p>falhas nesses equipamentos pode resultar em impactos severos à</p><p>operação do sistema e fornecimento de energia, pois são características</p><p>importantes:</p><p>Não operam, normalmente, com muita redundância (nem sempre</p><p>há equipamentos desse porte em reserva).</p><p>Têm elevado custo de aquisição/reparo.</p><p>São equipamentos específicos para cada instalação.</p><p>Demandam tempos médios de reparo elevados, em virtude da</p><p>complexidade de manutenção.</p><p>Veja na imagem a seguir um transformador de potência.</p><p>Transformador de potência em uma subestação.</p><p>São muitos os tipos de transformadores utilizados no sistema elétrico e</p><p>que possuem características específicas em relação à classe de</p><p>isolação de tensão, potência nominal e aplicação (transmissão,</p><p>distribuição etc.).</p><p>Entre as partes constituintes de um transformador, temos: bobinas,</p><p>buchas de alta e baixa tensão, radiadores, comutadores, trocadores de</p><p>calor, tanque de óleo, tanque de expansão, entre outros. Desses</p><p>componentes, as bobinas,</p><p>buchas e comutadores sob carga são os</p><p>mais suscetíveis a falhas que, quando ocorrem, normalmente implicam</p><p>a necessidade de parada do transformador para manutenções</p><p>corretivas.</p><p>Podemos citar como as principais falhas em transformadores:</p><p> Defeitos de fabricação</p><p>Os defeitos são caracterizados pela ocorrência de</p><p>erros de projeto, materiais defeituosos ou</p><p>d i d</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 5/54</p><p>montagem do equipamento em campo ou durante</p><p>sua fabricação. Normalmente, as falhas de</p><p>fabricação são detectadas durante os ensaios em</p><p>fábrica ou em testes de comissionamento</p><p>realizados no local da instalação. Não há um</p><p>padrão específico de tipos de falha, uma vez que,</p><p>nesses casos, podem acometer todos os</p><p>componentes estruturantes do transformador.</p><p> Curto-circuito externo</p><p>A presença de altas correntes tanto nos</p><p>enrolamentos quanto nas partes externas do</p><p>transformador pode levar a grandes esforços</p><p>mecânicos de origem elétrica. O grau de</p><p>suportabilidade do equipamento a esses esforços é</p><p>definido pelo fabricante com base em normas</p><p>específicas que delimitam os limites máximos e</p><p>duração de curtos-circuitos. Os esforços</p><p>decorrentes dos curtos podem provocar</p><p>deformações mecânicas nos enrolamentos que,</p><p>muitas vezes, podem ser irreversíveis (deformações</p><p>plásticas), podendo provocar a quebra de suportes</p><p>isolantes e calços. Essas deformações podem</p><p>resultar no curto-circuito entre espiras.</p><p> Envelhecimento</p><p>O grau de envelhecimento de um transformador</p><p>está relacionado à deterioração do seu sistema de</p><p>isolação, composto por materiais sólidos (papel</p><p>isolante nos enrolamentos condutores) e fluidos</p><p>(óleo isolante em que a parte ativa é imersa).</p><p>Normalmente, o óleo pode ser tratado e substituído,</p><p>de modo que a perda das características dielétricas</p><p>da isolação sólida é o fator preponderante na vida</p><p>útil do transformador. Tal degradação é medida a</p><p>partir do grau de polimerização (GP) do papel</p><p>isolante. O aumento do GP deixa o papel isolante</p><p>b di id d d</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 6/54</p><p>quebradiço e com menor capacidade de suporte</p><p>aos esforços mecânicos.</p><p> Falhas de componentes</p><p>Falhas restritas em acessórios como atuação</p><p>indevida da proteção, marcação incorreta de</p><p>temperatura e pequenos vazamentos de óleo</p><p>podem ser consideradas falhas simples e de fácil</p><p>solução, causando menores impactos em custos e</p><p>tempo de indisponibilidade. Já as falhas</p><p>decorrentes de condições acidentais são mais</p><p>graves, como ocorrências envolvendo buchas e</p><p>comutadores sob carga, o que irá demandar</p><p>maiores tempos e custos de manutenção. Os</p><p>comutadores são componentes utilizados para</p><p>alterar os níveis de tensão (taps) que pode ser feito</p><p>a vazio ou sob carga. As principais falhas em</p><p>comutadores, geralmente sob carga, decorrem de</p><p>natureza mecânica, desgaste de contatos ou</p><p>deterioração do óleo isolante da chave de carga. Já</p><p>as falhas em buchas geralmente estão associadas</p><p>à perda de suas propriedades dielétricas, como</p><p>resultado da deterioração de elementos de vedação</p><p>ou mesmo envelhecimento.</p><p> Sobretensões</p><p>As sobretensões são fenômenos transitórios que</p><p>resultam no aumento da demanda de isolação dos</p><p>enrolamentos, podendo exceder os limites</p><p>admissíveis do equipamento. Podem estar</p><p>relacionadas a manobras de chaveamento ou</p><p>descargas atmosféricas, caracterizadas por uma</p><p>onda muito rápida, de curta duração e com</p><p>frequência elevada.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 7/54</p><p>Proteção diferencial em</p><p>transformadores</p><p>Neste vídeo, mostraremos como se aplica a proteção diferencial em</p><p>transformadores, mostrando quais são e o uso dos elementos que a</p><p>compõe.</p><p> Manutenção inadequada</p><p>A manutenção de um transformador deve ser</p><p>levada muito a sério e depende de técnicas de</p><p>monitoração e acompanhamento das condições de</p><p>operação do equipamento. Normalmente, as falhas</p><p>decorrentes por falta de manutenção são resultado</p><p>de problemas inicialmente simples e pontuais</p><p>como penetração de umidade, desgaste mecânico</p><p>de partes móveis que, diagnosticadas</p><p>antecipadamente, podem prevenir a ocorrência de</p><p>danos severos ao transformador.</p><p> Presença de elementos corrosivos</p><p>A presença de enxofre no óleo isolante pode levar à</p><p>reação com o cobre dos enrolamentos e provocar</p><p>falhas no equipamento. Apesar de muitos</p><p>componentes, como o próprio óleo, conterem</p><p>enxofre, é a tendência de operação em altas</p><p>temperaturas que pode deixar o elemento</p><p>corrosivo. Pode-se verificar a formação de óxidos</p><p>que reduzem a rigidez dielétrica do papel isolante e</p><p>a suportabilidade às solicitações de tensão.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 8/54</p><p>Em razão das características e da importância dos transformadores</p><p>para o sistema elétrico, os esquemas de proteção desse equipamento</p><p>normalmente referem-se a dispositivos dedicados a essa função. Entre</p><p>os esquemas disponíveis, a proteção diferencial é, seguramente, a mais</p><p>importante na proteção de transformadores.</p><p>O princípio de proteção diferencial é bastante simples, baseado na Lei</p><p>de Kirchhoff das correntes para a identificação de falhas. A imagem a</p><p>seguir ilustra um diagrama para uma proteção diferencial de um</p><p>transformador (Elemento Protegido) utilizando um relé e dois</p><p>transformadores de corrente (TC).</p><p>Esquema de proteção diferencial para um transformador.</p><p>Apesar de transformadores de pequena capacidade nominal serem</p><p>protegidos por fusíveis ou relés de sobrecorrente, em equipamentos de</p><p>grande capacidade, acima de 2,5MVA, geralmente utiliza-se a proteção</p><p>por relés diferenciais. Identificado pelo código ANSI 87, o relé diferencial</p><p>baseia-se na diferença entre correntes secundárias entregues pelos</p><p>transformadores de corrente conectados ao primário e secundário,</p><p>conforme ilustrado na imagem que acabamos de ver. É importante</p><p>ressaltar que a corrente diferencial obtida em um curto-circuito é um</p><p>meio para avaliar a intensidade da corrente durante uma falta.</p><p>Inicialmente, seja um esquema de proteção diferencial para um</p><p>transformador monofásico, conforme ilustrado anteriormente. Na</p><p>utilização da proteção diferencial, os transformadores de corrente</p><p>precisam equilibrar as diferenças entre as correntes circulantes no</p><p>primário e secundário do transformador. Para isso, são considerados</p><p>requisitos para esse esquema:</p><p>Ligações dos TCs</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 9/54</p><p>Devem apresentar as mesmas polaridades das bobinas de primário e</p><p>secundário do transformador protegido.</p><p>Terminais dos TCs</p><p>Devem se conectar às bobinas de restrição do relé diferencial.</p><p>Dimensionamento dos TCs</p><p>Deve permitir que as correntes secundárias que passam pelas bobinas</p><p>de restrição sejam iguais (módulo e ângulo).</p><p>Dessa forma, para garantir a última condição, deve-se ter:</p><p>Em que:</p><p>é a relação de transformação do TC de primário do</p><p>transformador protegido.</p><p>é a relação de transformação do TC de secundário do</p><p>transformador protegido.</p><p>é a relação de transformação do transformador protegido.</p><p>Em um diagrama de proteção diferencial para um transformador</p><p>monofásico kV, 50 MVA, o TC conectado ao primário</p><p>tem RTC . Neste transformador, está conectada uma</p><p>carga de 13.800 kVA, e um fator de potência indutivo, calcular:</p><p>a) A RTC do transformador de corrente ligado ao secundário.</p><p>b) As correntes nos secundários dos TCs.</p><p>Solução:</p><p>A corrente na carga é dada por:</p><p>RTCs = a ⋅ RTCp</p><p>RTCp</p><p>RTCS</p><p>a</p><p>Exemplo </p><p>138/13.8</p><p>= 100/5</p><p>I2 =</p><p>S</p><p>V</p><p>=</p><p>13, 8M</p><p>13, 8k</p><p>= 1kA</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio#</p><p>10/54</p><p>A corrente no lado primário do transformador, considerando a</p><p>será de .</p><p>OBS: a corrente de secundário dos TCs é 5 A, conforme valores</p><p>padrão para este equipamento.</p><p>Considerando que , tem-se:</p><p>As correntes de secundário para cada TC serão:</p><p>Portanto, a diferença das correntes é zero e o relé diferencial não</p><p>irá operar.</p><p>A proteção diferencial também pode ser utilizada em transformadores</p><p>trifásicos (ou bancos trifásicos compostos por três transformadores</p><p>monofásicos). As ligações trifásicas permitem a conexão dos</p><p>enrolamentos de primário e secundário do transformador protegido em</p><p>estrela, triângulo ou zig-zag.</p><p>Essas ligações trifásicas evidentemente geram diferenças de módulo e</p><p>fase entre as grandezas de primário e secundário dos TCs. A proteção</p><p>diferencial, nesses casos, é feita para cada fase, de modo que um</p><p>cuidado específico deve ser tomado em relação às defasagens</p><p>angulares provocadas. Caso o desfasamento não seja corrigido, é</p><p>possível ocorrer a atuação indevida do relé diferencial. Portanto, em</p><p>uma operação normal do sistema elétrico, as correntes de restrição do</p><p>relé diferencial devem estar em fase e com mesmo módulo.</p><p>= 138/13, 8 100A</p><p>RTCs = a ⋅ RTCp</p><p>IpTC2</p><p>5</p><p>= 10 ⋅</p><p>IpTC1</p><p>5</p><p>RTCp = 100/5</p><p>RTCs =</p><p>a100</p><p>5</p><p>=</p><p>1000</p><p>5</p><p>IsTCp =</p><p>I1</p><p>RTCp</p><p>=</p><p>100</p><p>100</p><p>5</p><p>= 5A</p><p>IsTCs =</p><p>I1</p><p>RTC2</p><p>=</p><p>1000</p><p>1000</p><p>5</p><p>= 5A</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 11/54</p><p>Os TCs devem compensar:</p><p></p><p>A relação de transformação do equipamento protegido.</p><p></p><p>O desfasamento angular provocado pelas ligações trifásicas.</p><p>Para o caso de proteção de um transformador trifásico ligado em</p><p>por exemplo, segue-se a seguinte regra:</p><p>Os secundários dos TCs devem ser conectados em no lado do</p><p>do transformador protegido.</p><p>Os secundários dos TCs devem ser conectados em no lado do</p><p>do transformador protegido.</p><p>A diferença de conexões entre os secundários dos TCs em relação aos</p><p>enrolamentos do transformador protegido permite a correção do</p><p>desfasamento angular. Esse esquema é ilustrado na imagem a seguir.</p><p>Esquema de ligação dos TCs para proteção diferencial em um transformador</p><p>Nos relés diferenciais convencionais, é possível até a utilização de TCs</p><p>auxiliares para a correção de defasagens ao considerar outras</p><p>possibilidades de conexão dos transformadores.</p><p>Outros instrumentos de proteção de</p><p>transformadores</p><p>Δ− Y ,</p><p>Y Δ</p><p>Δ Y</p><p>Δ− Y .</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 12/54</p><p>Neste vídeo, mostraremos alguns dispositivos adicionais de proteção de</p><p>transformadores como o relé, função 63, de imagem, função 49 e</p><p>outros.</p><p>Além da proteção diferencial em transformadores, utilizada para a</p><p>identificação de diversas faltas internas, outros dispositivos são</p><p>utilizados para complementar o sistema de proteção desse</p><p>equipamento. Essas proteções são normalmente feitas por</p><p>equipamentos conectados fisicamente ao transformador, denominadas</p><p>proteções intrínsecas. Utilizadas para a identificação de falhas</p><p>relacionadas à formação de gases no interior do transformador, excesso</p><p>de calor, umidade, podemos citar como exemplos:</p><p>Relé Buchholz (Função 63)</p><p>O relé do tipo Buchholz (relé de gás) é frequentemente empregado em</p><p>proteção de transformadores de potência que utilizam óleo como</p><p>isolante dos enrolamentos no interior do tanque. De forma geral, esse</p><p>relé é uma proteção contra falhas internas nos enrolamentos do</p><p>transformador, uma vez que a perda de isolação nas conexões internas</p><p>pode provocar a formação de arcos elétricos e aquecimento, causando</p><p>a decomposição do óleo e formação de bolhas de gás que se deslocam</p><p>para a parte superior do transformador.</p><p>A imagem ilustra o relé Buchholz a ser instalado no tanque superior de</p><p>um transformador.</p><p>Relé Buchholz.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 13/54</p><p>A finalidade do tanque superior, ou tanque de expansão, é suprir</p><p>pequenos vazamentos de óleo e acomodar as dilatações de óleo que</p><p>venham a ocorrer em função da temperatura de operação. Em</p><p>condições normais, o tanque de expansão mantém o tanque principal</p><p>sempre preenchido com óleo. Portanto, o relé Buchholz protege não só</p><p>contra formação de arcos elétricos nos enrolamentos, mas também</p><p>como sensor de perda de óleo. As falhas incipientes detectadas por</p><p>esse relé podem ocorrer devido ao sobreaquecimento ou descargas</p><p>parciais isoladas ou intermitentes.</p><p>Termômetro (Função 26)</p><p>O termômetro é utilizado essencialmente para aferir a temperatura no</p><p>local da instalação do transformador, podendo ser constituídos de</p><p>mercúrio líquido, gás e líquidos expansivos ou mesmo por um termopar,</p><p>sensor que gera tensão elétrica proporcional à variação de temperatura.</p><p>Em função do tipo de fabricação, os termômetros utilizados em</p><p>transformadores podem ser de:</p><p>Arraste de ponteiro e cursor por expansão de mercúrio</p><p>Arraste de ponteiro e cursor por dilatação de gás ou líquido</p><p>Acionado por galvanômetro – dilatação do termopar</p><p>Digital – tensão elétrica obtida do termopar</p><p>A imagem a seguir ilustra um termômetro instalado para medição de</p><p>temperatura de um transformador.</p><p>Termômetro em um transformador.</p><p>As medidas de temperatura normalmente são feitas nos denominados</p><p>pontos quentes do transformador do óleo e dos enrolamentos de</p><p>primário e secundário, além da temperatura ambiente. A medição de</p><p>temperatura é muito importante, pois é ela quem define os limites de</p><p>capacidade de potência do transformador.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 14/54</p><p>Relé de imagem térmica (Função 49)</p><p>Este relé é utilizado para detectar a temperatura do ponto mais quente</p><p>do transformador quando operando em condições normais, mas em</p><p>sobrecarga. O aquecimento nos enrolamentos do transformador ocorre</p><p>devido à passagem de corrente elétrica proveniente da sobrecarga. No</p><p>entanto, a instalação de sensores nos enrolamentos não é simples em</p><p>virtude das condições de encapsulamento das bobinas. Dessa forma,</p><p>relés de imagem térmica podem auxiliar nessas aferições. Basicamente</p><p>seu princípio de funcionamento se baseia na variação de resistência</p><p>elétrica com variação de corrente. Na ocorrência de uma sobrecarga no</p><p>transformador, o TC injeta no secundário uma corrente correspondente,</p><p>produzindo uma dissipação térmica equivalente. A variação de</p><p>temperatura provoca variação de uma resistência e mudança de posição</p><p>do cursor mostrador.</p><p>Outros dispositivos e sensores são empregados na proteção de</p><p>transformadores e, normalmente, estão relacionados à identificação de</p><p>temperatura do óleo, níveis de pressão interna e umidade. Na imagem a</p><p>seguir, é ilustrada a instalação de um dispositivo a base de sílica gel</p><p>para desumidificação do transformador.</p><p>Cristais de sílica gel em um transformador.</p><p>A função da sílica gel é absorver umidades que podem prejudicar a</p><p>isolação elétrica através da degradação do papel que envolve os</p><p>enrolamentos do transformador. A mudança de coloração permite ao</p><p>operador identificar níveis de umidade e momento de substituição dos</p><p>indicadores.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 15/54</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>Os transformadores são equipamentos essenciais para o</p><p>funcionamento do sistema elétrico, de modo que a detecção de</p><p>falhas é uma tarefa de grande relevância por parte do operador.</p><p>Sobre as principais falhas desse equipamento, é correto afirmar que</p><p>Parabéns! A alternativa C está correta.</p><p>A vida útil de um transformador de potência basicamente é medida</p><p>pelo seu nível de isolação, tanto sólida (papel isolante) quanto</p><p>líquida</p><p>(óleo isolante). O teste de grau de polimerização permite</p><p>medir o teor de degradação do papel, permitindo avaliar a</p><p>A</p><p>as falhas de componentes e acessórios do</p><p>transformador estão relacionadas aos defeitos de</p><p>fabricação e erros de projeto.</p><p>B</p><p>as sobretensões em transformadores são</p><p>decorrentes de curtos-circuitos internos nas bobinas</p><p>do transformador.</p><p>C</p><p>a falha da isolação sólida do transformador</p><p>determina sua vida útil. Uma forma de mensurar seu</p><p>envelhecimento é medir o grau de polimerização do</p><p>papel isolante.</p><p>D</p><p>os curtos-circuitos externos podem provocar</p><p>pequenos vazamentos de óleo, uma vez que</p><p>grandes solicitações mecânicas podem ser</p><p>observadas no interior do equipamento.</p><p>E</p><p>a presença de elementos corrosivos no interior do</p><p>transformador ocorre devido às falhas entre bobinas</p><p>que provocam o envelhecimento do material</p><p>isolante.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 16/54</p><p>capacidade do transformador de suportar esforços originados de</p><p>falhas internas.</p><p>Questão 2</p><p>Sobre os dispositivos e esquemas de proteção para</p><p>transformadores de potência, é correto afirmar que</p><p>Parabéns! A alternativa E está correta.</p><p>A</p><p>o relé de imagem térmica permite detectar a</p><p>temperatura interna do transformador referente à</p><p>formação de partículas de umidade que degradam a</p><p>isolação sólida do equipamento.</p><p>B</p><p>os termômetros são utilizados para medir a</p><p>temperatura principalmente nos pontos de conexão</p><p>do transformador como a rede elétrica, como as</p><p>buchas.</p><p>C</p><p>a ligação dos TCs para proteção diferencial em</p><p>transformadores trifásicos deve ser a mesma</p><p>ligação do lado em que estão ligados para anular os</p><p>efeitos de defasagem angular.</p><p>D</p><p>o relé Buchholz tem a finalidade de identificar a</p><p>presença de gases no tanque de expansão do</p><p>transformador, oriundos de curtos-circuitos entre</p><p>bobinas.</p><p>E</p><p>a proteção diferencial permite a detecção de falhas</p><p>internas no transformador, como curtos-circuitos</p><p>entre fases.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 17/54</p><p>A proteção diferencial é ideal para equipamentos como</p><p>transformadores, uma vez que permitem a detecção de falhas</p><p>internas do equipamento, como os curtos-circuitos internos.</p><p>2 - Proteção de geradores e barramentos</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever as técnicas em proteção de geradores e</p><p>barramentos.</p><p>Técnicas de proteção de geradores e</p><p>barramentos</p><p>Neste vídeo, apresentaremos as principais formas de proteção</p><p>aplicadas em geradores e barramentos. Veremos também as</p><p>características de falhas em geradores, os tipos de proteção em</p><p>geradores e a proteção de barramentos.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 18/54</p><p>Características de falhas em</p><p>geradores</p><p>Neste vídeo, falaremos dos principais tipos de falhas identificadas em</p><p>geradores, que podem causar danos graves, prejudicando fortemente o</p><p>sistema.</p><p>Entre os equipamentos que compõem o sistema elétrico, geradores e</p><p>barramentos normalmente estão menos suscetíveis a falhas. No</p><p>entanto, a ocorrência desses eventos pode levar a situações extremas,</p><p>uma vez que as amplitudes das correntes de curto-circuito são maiores</p><p>quanto mais próxima a falta ocorrer das fontes do sistema, como é o</p><p>caso de geradores e barramentos.</p><p>Nessas situações, além dos danos aos equipamentos, a estabilidade do</p><p>sistema pode ficar comprometida e uma considerável parcela de carga</p><p>pode deixar de ser atendida. Na sequência, serão apresentadas as</p><p>principais características e dispositivos de proteção utilizadas em</p><p>geradores e barramentos dos sistemas elétricos.</p><p>Atenção!</p><p>Os geradores síncronos se constituem como elementos essenciais ao</p><p>sistema, uma vez que são responsáveis por fornecer a potência que será</p><p>disponibilizada à carga. Mas, além da alimentação da carga, os</p><p>geradores síncronos também alimentam os curtos-circuitos na</p><p>ocorrência de falhas. Por esse motivo, proteções específicas são</p><p>aplicadas nesse equipamento.</p><p>Por serem máquinas rotativas, os geradores síncronos são basicamente</p><p>compostos por:</p><p> Armadura</p><p>É o estator da máquina, onde estão alojadas as</p><p>bobinas trifásicas, distribuídas fisicamente por uma</p><p>d f d 120° i d i d õ ifá i</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 19/54</p><p>Entre as principais perturbações que podem ocorrer no gerador</p><p>síncrono, podemos citar:</p><p>Chaveamento de cargas (retiradas e inserções).</p><p>Retiradas de geração.</p><p>Curtos-circuitos.</p><p>Sobrecargas.</p><p>Aberturas de fase.</p><p>Desequilíbrio de cargas.</p><p>Descargas atmosféricas diretas e indiretas.</p><p>Especificamente no gerador, podem ocorrer falhas internas como perda</p><p>de isolação entre espiras ou entre bobinas e carcaça, aquecimento dos</p><p>defasagem de 120°, induzindo tensões trifásicas.</p><p> Campo</p><p>É o rotor da máquina (parte móvel), constitui um</p><p>núcleo magnético e uma bobina, responsável por</p><p>criar o campo magnético de excitação a partir de</p><p>uma corrente contínua.</p><p> Excitatriz</p><p>É a fonte de tensão contínua responsável por</p><p>alimentar a corrente de campo do rotor.</p><p> Máquina primária</p><p>É a fonte de potência mecânica conectada ao eixo</p><p>do gerador.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 20/54</p><p>enrolamentos, abertura de espiras, movimentação de espiras, problemas</p><p>nas escovas etc. A seguir, são apresentados os percentuais de falha no</p><p>sistema de geração em uma hidrelétrica.</p><p>Gerador</p><p>28,73%.</p><p>Regulador de velocidade</p><p>21,28%.</p><p>Turbina hidráulica</p><p>12,23%.</p><p>Excitatriz</p><p>10,10%.</p><p>Adução/sucção</p><p>8,51%.</p><p>Mancal</p><p>13,30%.</p><p>Serviços auxiliares</p><p>4,25%.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 21/54</p><p>É possível observar que grande parte das falhas ocorre de fato no</p><p>gerador, pois é o equipamento ativo do sistema de geração por onde</p><p>circulam as correntes de carga. No entanto, outros componentes do</p><p>sistema como de regulação de velocidade da máquina apresentam</p><p>percentuais de falha consideráveis.</p><p>Tipos de proteção em geradores</p><p>Neste vídeo, apresentaremos os principais tipos de proteção utilizados</p><p>em geradores, como a proteção diferencial em geradores síncronos e as</p><p>proteções contra perda de excitação, sobretemperaturas, motorização</p><p>(potência reversa) e sobrevelocidade.</p><p>Por ser o elemento ativo do sistema, responsável por alimentar as</p><p>cargas e os curtos-circuitos, as proteções de geradores síncronos são</p><p>relacionadas a:</p><p>Curto-circuito</p><p>Entre espiras, entre fases, entre fase e carcaça, trifásicos.</p><p>Mal funcionamento</p><p>Perda de excitação, desequilíbrio de carga, sobrevelocidade, vibrações,</p><p>sobrecargas e sobretenções.</p><p>Dessa forma, das funções conhecidas de proteção, as principais</p><p>utilizadas para esse equipamento são:</p><p>Proteção de sobrecorrente (Funções 50 e 51)</p><p>Quadro de comando</p><p>1,60%.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 22/54</p><p>Proteção de perda de sincronismo (Função 78)</p><p>Proteção diferencial (Função 87)</p><p>Proteção de frequência (Função 81)</p><p>Proteção de sobretensão (Função 59)</p><p>Proteção contra vibrações (Função 39)</p><p>Proteção de subtensão (Função 27)</p><p>Normalmente, todas essas proteções, entre outras, são utilizadas ao</p><p>mesmo tempo por relés em geradores síncronos e, muitas vezes,</p><p>associadas à proteção de barramentos e transformadores elevadores.</p><p>Como a conexão de geradores ao sistema pode ser feita de diversas</p><p>maneiras, a proteção também será distinta para cada caso. Pode-se</p><p>exemplificar:</p><p>Gerador síncrono conectado diretamente ao sistema</p><p>elétrico</p><p>Nesse arranjo, a tensão do sistema é igual à</p><p>tensão terminal do</p><p>gerador. A conexão é feita diretamente através de disjuntores.</p><p>Gerador síncrono e transformador acoplados ao</p><p>sistema elétrico</p><p>A conexão é feita por alteração do nível de tensão com o</p><p>transformador. Utiliza-se disjuntores e é a mais utilizada em</p><p>sistemas de grande porte, formando uma unidade.</p><p>Geradores síncronos acoplados a um transformador</p><p>Vários geradores, conectados em paralelo, são acoplados a um</p><p>gerador. Normalmente, é a conexão utilizada para geradores de</p><p>pequeno porte.</p><p>Proteção diferencial em geradores síncronos</p><p>De modo semelhante à proteção diferencial em transformadores</p><p>apresentada anteriormente, sua aplicação em geradores protege o</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 23/54</p><p>equipamento contra defeitos internos, como por exemplo, defeitos na</p><p>bobina do estator. Na verdade, o esquema de ligação de uma proteção</p><p>diferencial em geradores síncronos é mais simples que em</p><p>transformadores, uma vez que as correntes de entrada e saída são</p><p>iguais, pois não há mudança de níveis de tensão. Essa característica</p><p>permite que se utilize TCs que minimizem os erros de relação de</p><p>transformação e, consequentemente, os erros de atuação dos</p><p>dispositivos de proteção. A imagem a seguir ilustra o esquema de</p><p>ligação de uma proteção diferencial a um gerador síncrono.</p><p>Proteção diferencial em gerador síncrono.</p><p>As principais falhas detectadas pela proteção diferencial no gerador</p><p>síncrono são as ocorridas nos enrolamentos de armadura, como curtos-</p><p>circuitos trifásicos, bifásicos e monofásicos para a carcaça. É possível</p><p>ainda utilizar relés de sobrecorrente na chamada proteção diferencial do</p><p>tipo Autobalanço, aplicada em geradores de pequeno porte. Nesse</p><p>esquema, os TCs são núcleos toroidais do tipo janela alocados nas</p><p>fases, medindo as correntes de entrada e saída do gerador.</p><p>Já o esquema de proteção diferencial denominada diferencial longa</p><p>permite a proteção conjunta do gerador e transformador acoplados.</p><p>Nesse caso, os TCs utilizados no lado das bobinas elevadoras do</p><p>transformador trifásico devem possuir as características de ligação</p><p>conforme apresentadas anteriormente, de modo a corrigir as</p><p>defasagens angulares das ligações.</p><p>Outras proteções em geradores síncronos</p><p>Proteção contra perda de excitação</p><p>Uma das principais proteções utilizadas em geradores síncronos é a</p><p>proteção contra a perda de excitação, função ANSI 40. Na operação em</p><p>condições normais, toda a energia gerada é transferida para o sistema</p><p>elétrico por acoplamento magnético entre os campos girante do estator</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 24/54</p><p>e do rotor. Portanto, o campo girante é mantido pela excitatriz do</p><p>gerador, que é a fonte CC que fornece corrente ao enrolamento de rotor.</p><p>A perda da corrente de excitação pode provocar consequências graves</p><p>ao gerador. As principais causas de perda de excitação são:</p><p>Curtos-circuitos na bobina do enrolamento de campo.</p><p>Abertura na bobina do enrolamento de campo.</p><p>Falhas na excitatriz.</p><p>Aberturas acidentais dos disjuntores de campo.</p><p>Mal contato nas escovas (em caso de máquinas excitatrizes).</p><p>Erros de operação.</p><p>Em caso de perda de excitação, o gerador pode sofrer</p><p>superaquecimento, aumento súbito de velocidade de rotação, absorção</p><p>indevida de reativos e, consequentemente, quedas de tensão.</p><p>Proteção contra sobretemperaturas</p><p>Os curtos-circuitos, operação em sobrecarga, falhas no sistema de</p><p>refrigeração, contato físico (atrito) entre lâminas do núcleo de estator,</p><p>descargas elétricas e falhas na isolação podem gerar</p><p>sobreaquecimentos no gerador síncrono.</p><p>A identificação dos pontos quentes é feita de forma semelhante à</p><p>utilizada em transformadores, através de termômetros que podem agir</p><p>abrindo disjuntores ou simplesmente gerando sinais e alarmes ao</p><p>sistema supervisório.</p><p>Os principais termômetros utilizados são:</p><p>Termopar</p><p>Gera uma tensão elétrica na extremidade de junção de dois materiais</p><p>metálicos submetidos a um gradiente de temperatura.</p><p>Termômetro RTD</p><p>É baseado na variação de resistência do elemento ao ser submetido a</p><p>uma diferença de temperatura (Resistence Temperature Detector).</p><p>Proteção contra motorização (potência reversa)</p><p>Durante a operação do conjunto de geração, ou seja, turbina X gerador, é</p><p>possível que ocorra a perda da potência mecânica fornecida pela turbina</p><p>ao eixo do gerador. Como a máquina continua a ser excitada pela</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 25/54</p><p>corrente de campo e, ao mesmo tempo, continua com energia cinética e</p><p>em rotação, o gerador passa a consumir potência ativa do sistema,</p><p>funcionando como motor.</p><p>Exemplo</p><p>Em turbinas a vapor a motorização ocorre quando é cortado o</p><p>suprimento de vapor. Já em turbinas a gás e diesel, a motorização</p><p>ocorre quando se corta o suprimento de combustível. Nas turbinas</p><p>hidráulicas, a perda total ou parcial do fluxo de água resulta na perda de</p><p>potência mecânica no eixo do gerador.</p><p>A função de proteção ANSI 32, denominada proteção contra</p><p>motorização ou potência reversa, permite o ajuste com temporização</p><p>para detecção de consumo de potência ativa por parte do gerador. Na</p><p>ocorrência de potência reversa, os disjuntores deverão isolar o conjunto</p><p>gerador, turbina e circuito de excitatriz.</p><p>Proteção contra sobrevelocidade</p><p>As sobrevelocidades podem ocorrer em máquinas rotativas como os</p><p>geradores em função de diversos motivos como a perda da carga</p><p>conectada, ausência de energia primária (relacionado ao conceito de</p><p>motorização), danos ao eixo, mal funcionamento das turbinas etc.</p><p>Nesses casos, danos mecânicos podem ocorrer na máquina, além do</p><p>seu funcionamento incorreto.</p><p>O dispositivo de sobrevelocidade – função ANSI 12 –</p><p>trata de sensores de velocidade instalados no eixo do</p><p>conjunto turbina-gerador que detectam a</p><p>ultrapassagem dos limites de velocidade da máquina, e</p><p>disparam comando de desligamento.</p><p>Proteção de barramentos</p><p>Neste vídeo, apresentaremos a proteção aplicada aos barramentos do</p><p>SEP (Sistemas Elétricos de Potência), que traz maior segurança ao</p><p>equipamento.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 26/54</p><p>Do ponto de vista generalista de um sistema elétrico, uma barra ou um</p><p>barramento é basicamente um nó elétrico. Na prática, um barramento</p><p>em uma subestação é um elemento constituído de cabos e bases de</p><p>alumínio ou cobre, lembrando literalmente uma barra. Por se tratar de</p><p>sistemas trifásicos, normalmente um barramento é constituído de 3</p><p>barras onde são conectadas linhas de transmissão, transformadores,</p><p>bancos de capacitores etc.</p><p>A depender do nível de importância da subestação, diversos tipos de</p><p>barramentos podem ser adotados como barras simples, seccionadas,</p><p>barras de transferência, duplas, em anel etc. Na imagem a seguir, vemos</p><p>a entrada de uma subestação pode ser considerada um barramento.</p><p>Barramento de entrada de linha em uma subestação.</p><p>Por serem constituídos basicamente por condutores, os principais</p><p>defeitos em barramentos são:</p><p>Curto-circuito monofásico de alto valor</p><p>Resistência de malha muito baixa.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 27/54</p><p>Curtos-circuitos dentro da subestação</p><p>Como os barramentos são elementos internos à subestação,</p><p>curtos-circuitos podem pôr em risco equipamentos vizinhos e a</p><p>segurança humana.</p><p>Atuação da proteção de barras</p><p>A ocorrência da atuação da proteção das barras provoca</p><p>importantes desconexões e grande perda de fornecimento do</p><p>serviço.</p><p>Apesar de serem raros os defeitos em barramentos, suas ocorrências</p><p>levam a situações de grande impacto à segurança do sistema.</p><p>A</p><p>proteção diferencial é o principal esquema utilizado em barramentos.</p><p>Esse esquema pode ser feito utilizando relés de sobrecorrente, relés de</p><p>distância e relés percentuais diferenciais.</p><p>Proteção diferencial de barramentos</p><p>A proteção diferencial em um barramento permite maior grau de</p><p>segurança ao equipamento, principalmente quando se utiliza a proteção</p><p>diferencial do tipo percentual, cujo esquema é ilustrado na imagem a</p><p>seguir.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 28/54</p><p>Esquema de proteção diferencial percentual em um barramento.</p><p>Para esse caso, em uma condição normal ou em um curto-circuito</p><p>externo ao barramento, temos:</p><p>Para a proteção diferencial percentual, as correntes nas bobinas de</p><p>operação e restrição são:</p><p>Caso ocorra uma forte restrição e fraca operação, o relé diferencial</p><p>percentual não irá atuar. No entanto, se o curto-circuito ocorrer no</p><p>barramento, as condições se invertem e haverá atuação da proteção.</p><p>Dessa forma, as restrições das correntes e anulam ou quase</p><p>anulam a restrição da corrente Assim, a proteção diferencial</p><p>praticamente não terá restrição interna. A corrente de operação se torna</p><p>igual à soma das correntes.</p><p>I1 = I2 + I3</p><p>Ioperação  = |I1 − I2 − I3| = 0</p><p>Irestrição  =</p><p>|I1 + I2 + I3|</p><p>3</p><p>=  valor elevado</p><p>I2 I3</p><p>I1.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 29/54</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>Os sistemas de geração são basicamente compostos pela</p><p>armadura, pelo campo e pelo elemento de excitação de campo. As</p><p>falhas nesses equipamentos correspondem às principais</p><p>perturbações ocorrentes nos geradores. Pode-se dizer que se trata</p><p>de uma falha decorrente da perda de isolação do gerador:</p><p>Parabéns! A alternativa B está correta.</p><p>Os curtos-circuitos nos enrolamentos são perturbações internas do</p><p>gerador decorrentes da falha de isolação elétrica. Essas</p><p>perturbações devem ser identificadas rapidamente a fim de evitar</p><p>danos ao gerador, através de dispositivos como relés de</p><p>sobrecorrente e relé diferencial.</p><p>Questão 2</p><p>Os geradores síncronos funcionam apenas na velocidade síncrona</p><p>da rede, de modo que qualquer falha que reduza sua velocidade</p><p>A Sobrecargas.</p><p>B Curtos-circuitos entre enrolamentos.</p><p>C Chaveamento de carga.</p><p>D Descargas atmosféricas.</p><p>E Sobretensões de manobra.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 30/54</p><p>deve ser rapidamente extinta desligando o equipamento. A proteção</p><p>contra perda de sincronismo é identificada por qual função ANSI?</p><p>Parabéns! A alternativa C está correta.</p><p>A proteção contra perda de sincronismo é identificada pela Função</p><p>ANSI 78, em que defeitos que acometem no desacoplamento</p><p>magnético são identificados.</p><p>3 - Proteção de motores de médio e grande porte</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever as técnicas em proteção de motores de</p><p>médio e grande porte.</p><p>A Função 87</p><p>B Função 39</p><p>C Função 78</p><p>D Função 59</p><p>E Função 50</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 31/54</p><p>Técnicas de proteção de motores</p><p>Neste vídeo, apresentaremos os critérios utilizados para a seleção da</p><p>proteção de motores. Veremos ainda as características de proteção em</p><p>motores de pequeno e grande porte.</p><p>Características de proteção em</p><p>motores de pequeno porte</p><p>Neste vídeo, apresentaremos as principais proteções utilizadas em</p><p>motores de pequeno porte, como o ajuste das proteções em motores,</p><p>que são a proteção contra sobrecarga, contra sobrecorrente, contra</p><p>desequilíbrio de corrente e contra subtensão.</p><p>Os esquemas de proteção para motores são bastante diversificados em</p><p>virtude dos muitos tipos desse equipamento que são ligados ao</p><p>sistema. Motores elétricos representam a maior parcela de carga</p><p>conectada à rede e possuem diversos tamanhos, princípios de</p><p>funcionamento e aplicações. A proteção é, portanto, baseada no nível de</p><p>importância do motor, que normalmente está relacionada ao tamanho</p><p>(potência) do equipamento.</p><p>Disjuntores são os dispositivos de proteção mais</p><p>utilizados em motores, associados com contatores ou</p><p>chaves de partida, normalmente para equipamentos</p><p>com tensão superior a 480V.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 32/54</p><p>A maioria dos motores ligados ao sistema é do tipo indução ou</p><p>síncrono. Vamos entender cada um deles a seguir:</p><p>Indução</p><p>Entre os principais defeitos que podem ocorrer em motores de</p><p>indução, podemos citar os curtos-circuitos entre fases ou entre</p><p>fase e terra, danos térmicos devido a sobrecargas ou rotor</p><p>bloqueado (falhas de partida ou emperramento), operação</p><p>desequilibrada, sobretensões e subtensões, religamento em alta</p><p>velocidade ou ainda condições adversas no seu local de</p><p>instalação como calor e umidade excessivos.</p><p>Síncronos</p><p>Em motores síncronos, os defeitos mais comuns são a perda de</p><p>excitação (corrente de campo da excitatriz CC), operação fora de</p><p>sincronismo e desfasamento no sincronismo. Evidentemente que</p><p>faltas relacionadas aos curtos-circuitos e falhas de isolação, por</p><p>exemplo, também são comuns aos motores síncronos.</p><p>O dimensionamento da proteção de motores deve levar em conta as</p><p>características primárias do equipamento fornecidas pelo fabricante,</p><p>como as curvas de corrente de partida e as curvas de capacidade</p><p>térmica (inclusive em condições de rotor bloqueado). Em motores de</p><p>grande porte, o limite térmico para rotor bloqueado pode ser menor que</p><p>no momento da partida, de modo que devem começar a girar</p><p>instantaneamente para evitar danos térmicos.</p><p>Os motores de pequeno porte, que podem ser classificados em motores</p><p>de baixa tensão e média tensão, normalmente são protegidos por</p><p>dispositivos mais simples como os relés térmicos e fusíveis do tipo</p><p>retardado. O ajuste de relés térmicos (Função 49) é feito a partir da</p><p>corrente nominal do motor visto que esses dispositivos já</p><p>apresentam um valor de partida superior à sua corrente de ajuste. Se o</p><p>motor de baixa tensão possuir ainda um Fator de Segurança maior que</p><p>1, é possível ajustar a unidade térmica por</p><p>As imagens a seguir ilustram essas proteções para motores de pequeno</p><p>porte, o relé térmico e o fusível retardado do tipo NH, respectivamente.</p><p>(1, 05 × IN),</p><p>In × FS.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 33/54</p><p>Relé térmico.</p><p>Fusível retardado utilizado na proteção de motores de pequeno porte.</p><p>As principais proteções aplicadas a esses motores são:</p><p>Proteção contra sobrecarga (Função 49).</p><p>Proteção contra sequência incompleta (Função 48).</p><p>Proteção contra desequilíbrio de corrente (Função 46).</p><p>Proteção contra sobrecorrente (Função 50 e 51).</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 34/54</p><p>Para o dimensionamento da proteção desses motores, é de extrema</p><p>importância verificar sua corrente e tempo de partida. Quando não se</p><p>dispõe de dados suficientes dessas informações, é comum adotar um</p><p>intervalo entre 5s e 10s, a depender do tipo de aplicação.</p><p>Já o valor da corrente de partida é obtido na placa do motor ou a partir</p><p>de informações do próprio fabricante. Geralmente, essa corrente varia</p><p>entre seis ou oito vezes a corrente nominal. O tempo de rotor bloqueado</p><p>é também um dado importante que, normalmente, não se encontra na</p><p>placa do motor, devendo ser fornecido pelo fabricante. De modo geral,</p><p>esse tempo varia entre 5s e 25s.</p><p>Ajuste das proteções em motores de pequeno porte</p><p>Proteção contra sobrecarga (Função 49)</p><p>O</p><p>destacar os relés eletromagnéticos, por isso, vejamos uma representação construtiva do</p><p>equipamento. Essa é uma das formas possíveis, não sendo, portanto, absoluta. Confira!</p><p>Esquemático de um relé eletromecânico</p><p>Observando a imagem, vê-se que há uma bobina enrolada sobre um material ferromagnético que possui altas</p><p>permeabilidades e por isso há circulação de fluxo magnético, com pouca dispersão, na peça. Há ainda uma</p><p>peça que se move, nomeada contato móvel, cuja responsabilidade é abertura e fechamento para interromper</p><p>o circuito no momento de falta. Note que o movimento da peça altera diretamente a relutância do material</p><p>(uma vez que há mudança no comprimento médio do núcleo, verifique os conceitos do eletromagnetismo).</p><p>Atuação do equipamento</p><p>Quanto à medição de grandezas, um relé pode ser de tensão, corrente, frequência, direcional, impedância ou</p><p>térmico. Essas grandezas são comparadas a valores de ajuste, em que o excesso diante de um limite</p><p>preestabelecido tem a capacidade de sensibilizar o equipamento.</p><p>Após o equipamento ser sensibilizado, quando há presença de defeito, o relé deve enviar um comando para</p><p>abertura dos disjuntores. Essa atuação deve ser rápida, porém, devido à presença de diversas proteções no</p><p>sistema e de graus de defeito, os relés podem ser selecionados de acordo com o tempo de atuação, sendo</p><p>instantâneos ou temporizados.</p><p>O relé pode interromper equipamentos de duas maneiras distintas. Vamos entendê-las!</p><p>Atuação primária</p><p>Esses relés podem também ser chamados de</p><p>primários. Na proteção primária, os</p><p>equipamentos são conectados diretamente</p><p>ao circuito que irão proteger, sem a presença</p><p>de transformadores de medida e são capazes</p><p>de acionar diretamente o disjuntor.</p><p>Atuação secundária</p><p>Esses relés são de custo mais elevados e</p><p>diferentemente dos primeiros, precisam</p><p>dos transformadores de medida (TCs e</p><p>TPs), não atuando diretamente no</p><p>disjuntor, mas no fechamento do</p><p>contato do circuito da bobina,</p><p>energizada por uma fonte externa.</p><p>Dispositivo de monitoramento: Relés</p><p>Confira neste vídeo os principais dispositivos de monitoramento responsáveis por atuarem como sensores de</p><p>defeitos no sistema elétrico.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Hipóteses principais na aplicação da proteção</p><p>Principais aspectos analisados na implementação da proteção</p><p>Confira neste vídeo os principais aspectos que tangem a filosofia da proteção.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Ao utilizar um sistema de proteção, busca-se minimizar os impactos de um defeito no sistema e reduzir a sua</p><p>propagação, bem como eliminá-lo rapidamente. Entre os critérios essenciais de um sistema de proteção,</p><p>constam a confiabilidade do sistema, buscando assegurar a continuidade do serviço; a velocidade (rapidez)</p><p>em executar a tarefa que lhe cabe (proteção); e a sensibilidade.</p><p>Nesse contexto, a proteção deve ser capaz de identificar o defeito e proteger o sistema, sendo funções</p><p>(tarefas) básicas dos dispositivos:</p><p>Garantir a integridade da rede bem como a de operadores.</p><p>Minimizar o defeito.</p><p>Isolar o trecho defeituoso, ou seja, retirá-lo de serviço.</p><p>Trabalhar em prol da melhora da confiabilidade, isto é, melhorar os indicadores de qualidade.</p><p>Para que esses objetivos sejam alcançados, o sistema é avaliado sob os seguintes aspectos:</p><p>Operação normal</p><p>Assume-se a inexistência de falhas, erros e quaisquer que sejam as faltas naturais.</p><p>Prevenção de possíveis falhas</p><p>Busca-se prever, dentro das estatísticas permitidas, as falhas de maior incidência e dizimar aquelas</p><p>que podem ser evitadas. Nesse âmbito, podem ser reforçadas as ações de manutenção de</p><p>equipamentos, aplicação de isolamentos adequados, inserção de para-raios, entre outras.</p><p>Minimização do impacto dos defeitos</p><p>Implementam-se ações capazes de minimizar tais efeitos, como o sistema de proteção.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Uma análise da escolha adequada do sistema de proteção deve considerar não somente a característica do</p><p>defeito e sensibilidade quanto à falha, mas também aspectos econômicos e físicos. Com isso, busca-se</p><p>implementar um sistema que seja economicamente viável, confiável e preciso, além de ter fácil acesso e</p><p>manutenção.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>O relé é um dispositivo utilizado na proteção de sistemas elétricos de potência. A respeito dos relés pode-se</p><p>afirmar que</p><p>A</p><p>os relés de sobrecorrente são apenas os eletromecânicos.</p><p>B</p><p>os relés de sobretensão são os eletrônicos (estáticos).</p><p>C</p><p>os relés eletromecânicos são mais utilizados que os relés digitais.</p><p>D</p><p>os relés eletromecânicos são superiores, pois possuem unidades de comunicação com o restante do sistema.</p><p>E</p><p>os relés estáticos marcaram o processo evolutivo, inserindo o uso da eletrônica.</p><p>A alternativa E está correta.</p><p>Os relés estáticos ou eletrônicos são marco importante na evolução dos relés, trazendo para aplicação no</p><p>sistema de proteção o uso da eletrônica analógica. Esse foi um passo importante para que houvesse o</p><p>desenvolvimento dos dispositivos ao que hoje é conhecido como relé digital.</p><p>Questão 2</p><p>À medida que os anos se passaram, os relés passaram por evoluções significativas. No entanto, as</p><p>características avaliadas para implementação, ou seja, a filosofia da proteção, seguem os mesmos</p><p>fundamentos. Sobre a filosofia (critérios) da proteção, é possível afirmar que</p><p>A</p><p>os equipamentos de proteção devem buscar atender aos critérios de confiabilidade, mas não</p><p>necessariamente a viabilidade econômica.</p><p>B</p><p>os equipamentos de proteção devem ser capazes de minimizar os defeitos, sendo que a confiabilidade não é</p><p>um fator almejado.</p><p>C</p><p>o uso da proteção tem o objetivo de garantir a integridade da rede, somente.</p><p>D</p><p>é função da proteção garantir a integridade da rede, bem como a de operadores.</p><p>E</p><p>os dispositivos de proteção não interrompem o fornecimento, apenas sinalizam.</p><p>A alternativa D está correta.</p><p>A filosofia da proteção é o conjunto de critérios a serem avaliados para o projeto e implementação de</p><p>dispositivos de proteção. Eles têm por base operativa alcançar melhores níveis confiabilidade do sistema,</p><p>buscando assegurar a continuidade do serviço; a velocidade (rapidez) em executar a tarefa que lhe cabe</p><p>(proteção) e sensibilidade. É ainda responsabilidade do sistema de proteção garantir a segurança da rede e</p><p>de seus usuários.</p><p>Site do American National Standards Institute na tela do</p><p>computador</p><p>2. Funções de proteção e grandezas de análise</p><p>O que são funções de proteção?</p><p>Confira no vídeo as principais funções da proteção e as grandezas avaliadas.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Análise das funções da proteção</p><p>Como vimos, existem diferentes tipos de relés</p><p>que podem ser utilizados de maneiras distintas,</p><p>no intuito de proteger o sistema elétrico.</p><p>As variações quanto à forma ou função de um</p><p>equipamento de proteção são classificadas</p><p>numericamente, indicando, portanto, o tipo de</p><p>proteção que o dispositivo exerce. Por</p><p>adequação, as funções da proteção são</p><p>padronizadas conforme a American National</p><p>Standards Institute (ANSI), o que permite que a</p><p>linguagem utilizada em projetos seja universal.</p><p>Para entender a representação normatizada,</p><p>define-se que a numeração indica a função do dispositivo quanto a proteção a ser exercida, e também define-</p><p>se que as letras, utilizadas como sufixos, indicam o objeto. Por exemplo, dois objetos podem apresentar a</p><p>mesma função, portanto, são separados por sufixos em que os dispositivos auxiliares são definidos por:</p><p>C: Relé ou contador usado para fechamento</p><p>CL: Relé auxiliar – fechado</p><p>OP: Relé auxiliar – aberto</p><p>CS (control switch): Chave de controle</p><p>D: Relé, com a posição da chave para baixo</p><p>U: Relé, com a posição para cima</p><p>L: Relé redutor</p><p>O: Contator</p><p>PB: Botão de pulso</p><p>R: Relé de elevação</p><p>X, Y, Z: Relé auxiliar</p><p>Outros sufixos podem ser encontrados, um exemplo é o dispositivo 87V que diz respeito à proteção diferencial</p><p>de tensão de fase. O sufixo V representa a proteção de tensão, a numeração 87 é equivalente a proteção</p><p>diferencial.</p><p>ajuste da proteção contra sobrecarga deve ser feito de modo que a</p><p>curva característica de tempo x corrente do relé passe abaixo da curva</p><p>térmica de dano do motor em qualquer das condições de</p><p>funcionamento em regime, partida ou de rotor bloqueado. Essa</p><p>condição traduz o nível de suportabilidade térmica do equipamento. A</p><p>maioria dos relés atuais do tipo digital possui programação própria que</p><p>simula o limite térmico de estator.</p><p>O ajuste da proteção de sobrecarga é:</p><p>Em que é a corrente nominal do motor.</p><p>Em operações que utilizam capacitores chaveados a motores e a</p><p>proteção está à montante dessa conexão, parte da potência reativa</p><p>passa a ser entregue pelos capacitores, de modo que a corrente vista</p><p>pelo relé deve ser corrigida, senão o motor não estará adequadamente</p><p>protegido na condição de sobrecarga.</p><p>Proteção contra sobrecorrente (Funções 50 e 51)</p><p>Para o caso de proteção contra sobrecorrente instantânea (Função 50) e</p><p>o dispositivo de manobra for um disjuntor, o ajuste do relé deve ser a um</p><p>valor que permita a partida do motor:</p><p>Isobrecarga  = 1 a 1,05  × IN</p><p>IN</p><p>Isobrecorrente_50  = 1, 76 × Isimétrical</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 35/54</p><p>Caso o dispositivo de manobra seja um contator, não se deve utilizar a</p><p>proteção instantânea e a proteção deve ser feita por fusíveis. O calibre</p><p>dos fusíveis deve ser de no máximo 300% da corrente nominal.</p><p>Na proteção contra sobrecorrente de rotor bloqueado após a partida,</p><p>utiliza-se uma função temporizada, denominada Função 51LR, cujo</p><p>ajuste é:</p><p>Proteção contra desequilíbrio de corrente (Função 46)</p><p>O maior desequilíbrio ocorre quando o motor perde uma das fases.</p><p>Nessas condições, a corrente de sequência negativa corresponde a</p><p>57,8% da corrente de sequência positiva. O ajuste deve ser:</p><p>Proteção contra subtensão (Função 27)</p><p>A proteção contra subtensão é na verdade uma proteção coletiva de</p><p>motores, uma vez que é instalada na entrada do centro de comando</p><p>(CCM). As subtensões são um grande problema em motores, pois pode</p><p>levar a sobrecargas. A tensão para ajuste do relé de subtensão deve ser:</p><p>Características de proteção em</p><p>motores de grande porte</p><p>Neste vídeo, apresentaremos as principais proteções utilizadas em</p><p>motores de grande porte, como a proteção contra falta de fase, a</p><p>proteção diferencial, contra falhas no neutro e a térmica e de rotor</p><p>bloqueado.</p><p>I51LR = 1, 5 a 2, 0 × IN</p><p>I46</p><p>dos condutores através de uma soma de</p><p>fluxos, uma vez que é a configuração de melhor sensibilidade,</p><p>velocidade e segurança.</p><p>A</p><p>a proteção diferencial por soma de fluxos é a mais</p><p>indicada quando os condutores do motor são</p><p>acessíveis.</p><p>B</p><p>devido às características de funcionamento, a</p><p>proteção diferencial não pode ser aplicada na</p><p>proteção contra falhas no neutro.</p><p>C</p><p>as falhas internas do motor só podem ser</p><p>identificadas por meio da associação de uma</p><p>proteção de sobrecorrente com uma proteção</p><p>diferencial.</p><p>D</p><p>a conexão dos TCs é feita em paralelo com os</p><p>condutores de fase do motor.</p><p>E</p><p>um relé de aterramento deve ser ajustado acima da</p><p>corrente de carga para identificação das falhas de</p><p>neutro.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 41/54</p><p>4 - Teleproteção em linhas de transmissão</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever as técnicas de tele proteção em linhas de</p><p>transmissão.</p><p>Proteção de linhas de transmissão</p><p>Neste vídeo, falaremos sobre os principais aspectos da teleproteção de</p><p>linhas de transmissão para proteção.</p><p>Classi�cação das linhas de</p><p>transmissão para proteção</p><p>Neste vídeo, descreveremos os tipos de linha de transmissão a serem</p><p>protegidos, assim como a sua divisão, classificação e as técnicas e</p><p>equipamentos utilizados para a proteção dessas linhas.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 42/54</p><p>As linhas de transmissão permitem a conexão entre diversas partes de</p><p>um sistema elétrico. A potência que é gerada em baixas tensões pode</p><p>ser transmitida para altas tensões através de linhas de transmissão.</p><p>Assim, uma menor quantidade de perdas é possível até a entrega aos</p><p>pontos de consumo como indústrias, comércios e residências. Com o</p><p>auxílio de transformadores, a maioria dos sistemas de energia tem</p><p>vários níveis de tensão.</p><p>De modo geral, as classes de tensão podem ser divididas da seguinte</p><p>forma:</p><p>Distribuição</p><p>34,5kV e inferior.</p><p>Subtransmissão</p><p>34,5kV a 138kV.</p><p>Transmissão</p><p>115kV e superior.</p><p>A classe de transmissão pode ainda ser dividida em:</p><p>Alta tensão</p><p>115kV a 230kV.</p><p>Extra alta tensão</p><p>345kV a 765kV.</p><p>Ultra alta tensão</p><p>1000kV i</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 43/54</p><p>Na sequência, são apresentadas as classificações de linhas de</p><p>transmissão para proteção e o funcionamento dos dispositivos de</p><p>proteção remota aplicados às linhas, denominado teleproteção.</p><p>Do ponto de vista de esquemas para proteção, as linhas de transmissão</p><p>podem ser classificadas como:</p><p>São linhas de distribuição que fornecem energia para cargas não</p><p>sincronizadas. Falhas em alimentadores sempre são</p><p>alimentadas por geradores na extremidade oposta.</p><p>Linhas de transmissão interconectadas em anel de modo a se</p><p>criar vários caminhos de alimentação, bidirecionais. Nesses</p><p>casos, as falhas podem ser alimentadas pelos dois sentidos da</p><p>linha. O tamanho (comprimento) das linhas de transmissão</p><p>também influencia em sua classificação. De fato, o comprimento</p><p>da linha é mais importante que o nível de tensão em que opera,</p><p>influenciando diretamente no tipo de proteção que será utilizado.</p><p>A filosofia de proteção em uma linha de distribuição tem</p><p>características específicas. Deve-se prever que falhas</p><p>permanentes atinjam o menor número de clientes e que a linha</p><p>principal não deve ficar permanentemente paralisada. Requisitos</p><p>de sensibilidade devem ser adotados de modo que os</p><p>dispositivos de proteção promovam a segurança pessoal dos</p><p>envolvidos na instalação. Tais requisitos devem garantir com alta</p><p>probabilidade de sucesso que todas as falhas na distribuição</p><p>sejam prontamente detectadas.</p><p>A restauração automática de um circuito após uma falha deve</p><p>ocorrer na medida do possível. Essa prática facilita a restauração</p><p>do sistema após as falhas temporárias, que representam em</p><p>1000kV e superior.</p><p>Radiais ou alimentadores </p><p>Malhas ou redes </p><p>Falhas em linhas de distribuição </p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 44/54</p><p>torno de 90% dos defeitos nesse tipo de rede. Normalmente, os</p><p>circuitos de distribuição possuem diversos equipamentos de</p><p>proteção como fusíveis, religadores automáticos e</p><p>seccionadores.</p><p>As linhas de transmissão operam em redes, de modo a fornecer</p><p>a confiabilidade necessária ao sistema. Geralmente, poucos</p><p>clientes são alimentados diretamente pela transmissão,</p><p>restringindo apenas a grandes clientes industriais que</p><p>demandam elevadas parcelas de potência do sistema. Os</p><p>terminais das linhas de transmissão são equipados com</p><p>disjuntores, normalmente isolados a óleo, gás ou vácuo como</p><p>meio de interrupção de defeitos.</p><p>Os dispositivos de proteção em linhas de transmissão devem</p><p>garantir que as falhas sejam apuradas o mais rápido possível,</p><p>uma vez que, em função das características de tensão, podem</p><p>prejudicar a estabilidade do sistema. Além disso, para garantir</p><p>uma boa seletividade, apenas os disjuntores necessários para</p><p>isolar a falha devem atuar, minimizando o impacto nas outras</p><p>partes da rede. Os sistemas de proteção não devem ainda</p><p>impedir que as linhas operem com sua máxima capacidade em</p><p>curto prazo, de modo a atender demandas específicas ao longo</p><p>do dia.</p><p>Entre as técnicas e equipamentos utilizados para a proteção de linhas,</p><p>podemos citar:</p><p>Proteção de sobrecorrente não direcional instantânea e</p><p>temporizada.</p><p>Proteção de sobrecorrente direcional instantânea e temporizada.</p><p>Proteção de distância.</p><p>Teleproteção.</p><p>A teleproteção é fundamental nos esquemas de proteção de linhas de</p><p>transmissão em função das dimensões desses equipamentos, que</p><p>muitas vezes conectam barras a quilômetros de distância. As técnicas</p><p>de teleproteção utilizadas são detalhadas na sequência.</p><p>Falhas em linhas de transmissão </p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 45/54</p><p>Teleproteção</p><p>Neste vídeo, apresentaremos a teleproteção aplicada às linhas de</p><p>transmissão. Falaremos sobre as principais tecnologias aplicadas como</p><p>fio piloto, onda portadora (carrier), micro-ondas e fibra ótica.</p><p>Devido às dimensões das linhas de transmissão, muitas vezes, são</p><p>utilizados esquemas de proteção cujos relés encontram-se nas</p><p>extremidades dessa linha. Esse esquema, característico de instalação</p><p>remota dos equipamentos, é conhecido por teleproteção.</p><p>Essencialmente, o princípio da teleproteção baseia-se na utilização da</p><p>proteção diferencial remotamente (a distância), na qual a transmissão</p><p>do sinal de um relé ao outro é feito por algum canal de comunicação. A</p><p>imagem a seguir ilustra esquematicamente o princípio de teleproteção</p><p>em uma linha de transmissão.</p><p>Esquema de teleproteção em uma linha de transmissão.</p><p>Os requisitos de proteção em um esquema remoto são semelhantes à</p><p>proteção convencional de um sistema elétrico. Além disso, devido às</p><p>tecnológicas de comunicação empregadas, o sistema pode se tornar</p><p>mais confiável. Basicamente, são adotados dois princípios de</p><p>desligamento do defeito em teleproteção:</p><p></p><p>Comunicação efetiva ou não entre relés para bloqueio da abertura do</p><p>disjuntor.</p><p></p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 46/54</p><p>Comunicação entre relés para abertura efetiva do disjuntor.</p><p>As principais tecnologias utilizadas nas vias de comunicação,</p><p>conhecidas como canais piloto, são:</p><p>Em esquemas de teleproteção, é importante que se adote uma proteção</p><p>principal e alternativa, de modo que se garanta 100% de seletividade na</p><p>linha de transmissão.</p><p>Fio piloto</p><p>Nesta tecnologia, utiliza-se um condutor elétrico para transmitir o sinal</p><p>de comunicação entre</p><p>os sistemas de proteção instalados nas</p><p>extremidades da linha de transmissão. Esse condutor pode ser um fio</p><p>telefônico, um cabo elétrico ou fios nus utilizados para esse único</p><p>propósito. O sinal de transmissão pode ser efetivado a partir de sinais</p><p>em corrente contínua (CC), corrente alternada (AC) em 60Hz ou sinal de</p><p>áudio.</p><p>Sua aplicação é ideal para linhas de transmissão curtas, de até 30km,</p><p>mas também tem aplicação na proteção de outros equipamentos como</p><p>transformadores, geradores e cabos elétricos, principalmente</p><p>subterrâneos. A imagem a seguir ilustra a comunicação entre os relés</p><p> Fio piloto</p><p> Onda portadora (carrier)</p><p> Micro-ondas</p><p> Fibra ótica (cabo elétrico ou cabo OPGW)</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 47/54</p><p>diferenciais nas extremidades de uma linha de transmissão através de</p><p>fio piloto.</p><p>Esquema de teleproteção com canal piloto.</p><p>A filosofia de proteção adotada é a mesma que a apresentada para a</p><p>proteção diferencial no transformador. As bobinas de restrição</p><p>produzem ação para não atuação e as bobinas de operação produzem</p><p>ação para abertura dos disjuntores. Caso não ocorra defeito na região</p><p>abrangida pelos TCs ou que o defeito seja fora dessa área, a corrente de</p><p>uma extremidade à outra é a mesma, não haverá atuação da</p><p>teleproteção. No entanto, para falhas entre os TCs, uma diferença de</p><p>correntes será identificada pelo relé diferencial, forçando a abertura dos</p><p>disjuntores.</p><p>Onda portadora (carrier)</p><p>A transmissão de sinal por onda portadora também utiliza um meio</p><p>físico, no entanto, o próprio cabo condutor da linha de transmissão é</p><p>utilizado para a propagação do sinal. Esse sinal, modulado na onda</p><p>portadora, é injetado em uma extremidade da linha de transmissão e</p><p>recebido pela outra extremidade, onde é demodulado. Tal esquema é</p><p>conhecido por onda portadora sobre linhas de alta tensão (OPLAT). Um</p><p>esquema simplificado é mostrado na imagem a seguir.</p><p>Transmissão de sinal de carrier em onda portadora.</p><p>Normalmente, o sinal de carrier é transmitido em uma frequência de 20</p><p>a 400kHz (superior à frequência da corrente elétrica), em que é possível</p><p>sua transmissão independente. T representa o transmissor de sinal e R o</p><p>receptor. Esse sistema é composto por bobina de bloqueio do carrier,</p><p>divisor capacitivo, equipamento de sintonia e filtro de onda.</p><p>Evidentemente que a integridade da linha de transmissão influencia na</p><p>qualidade do sinal transmitido, sendo prejudicado em casos de abertura</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 48/54</p><p>de condutores, curtos-circuitos e interferências eletromagnéticas, por</p><p>exemplo.</p><p>Micro-ondas</p><p>Na transmissão via micro-ondas, o sinal é transmitido pelo ar em uma</p><p>frequência entre 900kHz e 20MHz através de antenas parabólicas nas</p><p>extremidades do equipamento protegido. Nesses casos, as antenas são</p><p>instaladas em torres para que seu alcance seja ampliado. Em condições</p><p>favoráveis, é possível a aplicação desse esquema de proteção em</p><p>distâncias de até 60km.</p><p>Condições atmosféricas podem influenciar na</p><p>transmissão de sinal, sendo um problema do esquema</p><p>de transmissão via micro-ondas. Sua principal</p><p>vantagem é a possibilidade de comunicação</p><p>independente de cabos e condições de curto-circuito</p><p>nos cabos da linha de transmissão.</p><p>Fibra ótica</p><p>No esquema utilizando fibra ótica, um cabo específico permite a</p><p>transmissão do sinal entre os relés de proteção. Apesar de fisicamente</p><p>ser semelhante ao esquema de canal piloto, os cabos de fibra ótica</p><p>baseiam-se no princípio fotoelétrico, em que a informação a ser</p><p>transmitida é convertida em um sinal luminoso equivalente. Esse sinal</p><p>contém um espectro de frequência no infravermelho e permite que os</p><p>relés adotem a ação de operar, não operar ou bloquear/permitir a</p><p>abertura/religamento dos disjuntores remotamente.</p><p>Atenção!</p><p>A principal vantagem da teleproteção por fibra ótica é que o sinal não</p><p>está sujeito a interferências eletromagnéticas e eletrostáticas, uma vez</p><p>que se trata de um sinal luminoso. Além disso, a transmissão é em alta</p><p>velocidade e bastante precisa. Permite ainda a utilização de vários</p><p>canais de comunicação, ajuste dos relés e são bastante leves, o que</p><p>facilita sua instalação e aquisição.</p><p>Normalmente a distância de comunicação entre os relés via fibra ótica é</p><p>limitada pela geração do sinal no conversor e pelas eventuais</p><p>atenuações ao longo da linha. As limitações restringem sua aplicação</p><p>para linhas de transmissão de até 50km.</p><p>Um dos cabos utilizados é o Optical Ground Wires (OPGW), um condutor</p><p>metálico em que a fibra ótica é instalada coaxialmente em seu interior.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 49/54</p><p>Esse cabo é comum em sistemas de transmissão, normalmente</p><p>utilizados como cabo-guarda (para-raios). Como esse cabo é aterrado, a</p><p>ocorrência de curtos-circuitos não afeta a transmissão de sinal pela</p><p>fibra ótica, que é um sinal luminoso.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>A respeito das técnicas de proteção para linhas de transmissão, é</p><p>correto afirmar que</p><p>Parabéns! A alternativa B está correta.</p><p>A</p><p>a proteção de distância só é indicada para linhas de</p><p>comprimento longo.</p><p>B</p><p>a teleproteção é útil em equipamentos cujas</p><p>extremidades são distantes entre si, facilitando o</p><p>compartilhamento de dados entre os relés de</p><p>medição.</p><p>C</p><p>a proteção de sobrecorrente direcional é útil para</p><p>linhas de transmissão radiais.</p><p>D</p><p>a maioria das falhas em linhas de distribuição é do</p><p>tipo permanente.</p><p>E</p><p>os dispositivos de proteção em linhas de</p><p>transmissão devem isolar a maior parte possível do</p><p>sistema, a fim de evitar danos maiores a outros</p><p>equipamentos.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 50/54</p><p>A teleproteção é necessária em linhas de transmissão, uma vez que</p><p>se trata de equipamentos de grande dimensão, que muitas vezes</p><p>conectam barras a quilômetros de distância.</p><p>Questão 2</p><p>A teleproteção é um esquema de proteção em que a comunicação</p><p>entre os dispositivos é feita por meio de um canal de comunicação.</p><p>Sobre esse esquema, é possível afirmar que</p><p>Parabéns! A alternativa D está correta.</p><p>A transmissão por sinal de carrier utiliza como meio físico de</p><p>comunicação o próprio condutor para propagação. O sinal é</p><p>modulado e injetado em uma das extremidades e recebido na outra</p><p>A</p><p>a comunicação é feita apenas através de fio piloto,</p><p>que permite o bloqueio ou abertura do disjuntor.</p><p>B</p><p>a transmissão por sinal de carrier é feita através de</p><p>um cabo elétrico destinado a este fim, em corrente</p><p>CC ou CA.</p><p>C</p><p>a frequência do sinal de comunicação em micro-</p><p>ondas varia entre 900Hz e 20kHz, através de antes</p><p>parabólicas conectadas nas extremidades da linha</p><p>de transmissão.</p><p>D</p><p>o sinal de carrier é transmitido pelo próprio condutor</p><p>da rede elétrica, em frequências que variam de 20 a</p><p>400kHz, sempre superior à frequência da rede</p><p>elétrica.</p><p>E</p><p>a transmissão por fio piloto é ideal para linhas acima</p><p>de 30Km, pois podem ser utilizados cabos</p><p>telefônicos ou fios nus para este propósito.</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 51/54</p><p>extremidade, onde é demodulado. As frequências variam entre 20 e</p><p>400kHz.</p><p>Considerações �nais</p><p>Os equipamentos do sistema elétrico de potência estão constantemente</p><p>sujeitos a falhas e perturbações que podem danificar suas partes. Os</p><p>esquemas básicos de proteção baseados na filosofia da proteção são</p><p>essenciais para manter a integridade desses componentes como</p><p>transformadores, geradores, motores e linhas de transmissão. Neste</p><p>conteúdo, abordamos os principais esquemas</p><p>de proteção desses</p><p>equipamentos, destacando a proteção diferencial como uma das mais</p><p>utilizadas em esquemas específicos de transformadores de potência,</p><p>geradores e motores de grande porte. Foram também abordadas as</p><p>tecnologias de teleproteção em linhas de transmissão, destacando as</p><p>principais características de comunicação utilizadas.</p><p>Podcast</p><p>Ouça agora as principais características e conceitos fundamentais da</p><p>proteção de equipamentos utilizados.</p><p></p><p>Explore +</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 52/54</p><p>Para conhecer melhor os instrumentos de proteção utilizados na</p><p>proteção do sistema, sugerimos que leia Introdução à Proteção dos</p><p>Sistemas Elétricos, de Amadeu Caminha.</p><p>Referências</p><p>BLACKBURN, J. L.; DOMIN, T. J. Protective relaying: principles and</p><p>applications. Florida: CRC press, 2015.</p><p>FRAZÃO, R. J. A. Proteção do Sistema Elétrico. Belo Horizonte:</p><p>Educacional S. A., 2019.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de sistemas elétricos de potência. v. 1.</p><p>Florianópolis: UFSC, v. 1, 2005.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de sistemas elétricos de potência. v. 2</p><p>Florianópolis: Editora da UFSC, v. 2, 2006.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de sistemas elétricos de potência. v. 3.</p><p>Florianópolis: UFSC, 2008.</p><p>SATO, F.; FREITAS, W. Análise de curto-circuito e princípios de proteção</p><p>em sistemas de energia elétrica. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.</p><p>Matrial para download</p><p>Clique no botão abaixo para fazer o download do</p><p>conteúdo completo em formato PDF.</p><p>Download material</p><p>O que você achou do conteúdo?</p><p>25/09/2024, 16:38 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07114/index.html?brand=estacio# 53/54</p><p>javascript:CriaPDF()</p><p>1 Filosofia e Metodologia da Proteção</p><p>Filosofia e metodologia da proteção</p><p>1. Itens iniciais</p><p>Propósito</p><p>Objetivos</p><p>Introdução</p><p>Introdução</p><p>Conteúdo interativo</p><p>1. Equipamentos de proteção e suas características</p><p>Equipamentos de proteção</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Proteção do sistema elétrico</p><p>Conteúdo interativo</p><p>O funcionamento do sistema elétrico</p><p>Hídricas</p><p>Térmicas</p><p>Nucleares</p><p>Solares</p><p>Nucleares</p><p>Possíveis faltas em um sistema</p><p>Atenção</p><p>Disjuntores</p><p>Compreendendo sobre os disjuntores</p><p>Conteúdo interativo</p><p>CB aplicado em baixos níveis de tensão</p><p>CB aplicado ao sistema de potência</p><p>Oléo</p><p>Gás SF6</p><p>Interrupção a vácuo</p><p>Sopro magnético</p><p>Ar comprimido</p><p>Relés</p><p>Evolução do equipamento</p><p>Primeiro dispositivo eletromecânico.</p><p>Introdução da proteção diferencial de corrente.</p><p>Introdução das proteções direcionais.</p><p>Introdução da proteção de distância e desenvolvimento dos primeiros dispositivos com base eletrônica.</p><p>Introdução da proteção eletrônica.</p><p>Primeiros elementos utilizando tecnologia digital.</p><p>Relés eletromecânicos</p><p>Relés eletrônicos ou estáticos</p><p>Relés digitais</p><p>Princípio de funcionamento dos relés</p><p>Relés fluidodinâmicos</p><p>Relés eletromagnéticos</p><p>Relés eletrodinâmicos</p><p>Relés de indução</p><p>Relés térmicos</p><p>Relés eletrônicos</p><p>Relés digitais</p><p>Atuação do equipamento</p><p>Dispositivo de monitoramento: Relés</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Hipóteses principais na aplicação da proteção</p><p>Principais aspectos analisados na implementação da proteção</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Operação normal</p><p>Prevenção de possíveis falhas</p><p>Minimização do impacto dos defeitos</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>2. Funções de proteção e grandezas de análise</p><p>O que são funções de proteção?</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Análise das funções da proteção</p><p>Função de nível 50/51</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Sobrecarga</p><p>Curto-circuito</p><p>Função 87 – Diferencial</p><p>Relé diferencial</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Impedância, admitância ou reatância – Função 21</p><p>Função 21</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Atenção</p><p>Proteção direcional - Função 67</p><p>Proteção direcional</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Sobrecorrente</p><p>Direcional</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>3. Proteção de sistemas de distribuição</p><p>Equipamentos de proteção em sistemas de distribuição</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Sistema de proteção em redes de distribuição</p><p>Para-raios</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Para-raios: proteção contra sobretensão</p><p>Análise das sobretensões</p><p>Saiba mais</p><p>Chave fusível</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Operação</p><p>Recomendação</p><p>Elo fusível</p><p>Fusível limitador</p><p>Transformadores de força</p><p>Transformadores de potencial</p><p>Motores de média tensão</p><p>Chaves seccionadoras</p><p>Conteúdo interativo</p><p>NBR IEC 60694</p><p>NBR IEC 62271-102</p><p>Classificação</p><p>Seccionadora de uso interno</p><p>Simples: unipolares ou tripolares</p><p>Seccionadora com buchas de passagem</p><p>Seccionadores fusíveis</p><p>Seccionadores para uso externo</p><p>Seccionadora da distribuição</p><p>Seccionadoras para subestações</p><p>Aspectos operativos</p><p>Dispositivos automáticos</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Religadores automáticos</p><p>Seccionadores automáticos</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>4. Conclusão</p><p>Considerações finais</p><p>Podcast</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Explore +</p><p>Referências</p><p>2 Conceitos de proteção elétrica</p><p>3 Dispositivos de proteção</p><p>4 Proteção de equipamentos do sistema elétrico</p><p>No exemplo do dispositivo 87VN, avaliando a representação, tem-se que 87 é referente à proteção diferencial,</p><p>V representa a tensão e N o neutro. Esse dispositivo é uma proteção diferencial de tensão de neutro.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Um relé fabricado somente com a unidade 50 (proteção contra sobrecorrente) é dito ser um relé de</p><p>monofunção. Caso esse relé tivesse uma unidade 50 e uma 51 (unidade temporizada) ele seria considerado de</p><p>multifunção.</p><p>Função de nível 50/51</p><p>Confira neste vídeo os relés de sobrecorrente instantâneo e temporizados.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>A sensibilidade, quanto ao nível de determinada variável, pode ser observada nas funções função 50 e 51 da</p><p>tabela de proteções ANSI. Esse tipo de atuação é bem simples, visto que o objetivo se resume a verificar, a</p><p>partir de um valor referencial, se há ultrapassagem da variável medida. A oscilação pode ser tanto superior à</p><p>referência quanto inferior, e em ambos haverá necessidade de atuação da proteção.</p><p>A função 50 é atribuída à proteção de sobrecorrente instantânea, enquanto a função 51 se refere a uma</p><p>característica temporizada. Uma proteção instantânea é aquela que só requer o tempo natural do</p><p>equipamento para rompimento da inércia, já a temporização pode ser útil e por isso é muito utilizada nos</p><p>esquemas de proteção juntamente com curvas típicas características dos equipamentos.</p><p>As curvas de temporização irão funcionar de modo que quanto maior for a intensidade do defeito,</p><p>menor será o tempo de atuação do equipamento. Porém, existem algumas categorias cujo tempo de</p><p>atuação é fixo, classificadas por retardo independente.</p><p>A proteção de sobrecorrente indica que o equipamento irá atuar ao identificar valores de corrente elétrica</p><p>superiores aos referenciais. A sobrecorrente é um dos defeitos comumente identificados no SEP e pode</p><p>resultar na perda de equipamentos, uma vez que eles são submetidos a níveis superiores àqueles projetados.</p><p>Dentro da análise da proteção contra a sobrecorrente avaliam-se duas vertentes:</p><p>Sobrecarga</p><p>É também uma oscilação da corrente em menor</p><p>proporção que o curto-circuito, que pode</p><p>depredar o sistema, caso não seja controlada.</p><p>Faz parte da operação do SEP, porém</p><p>suportada em determinados níveis e duração.</p><p>Curto-circuito</p><p>É uma alteração de corrente em grandes níveis</p><p>e pode ser extremamente prejudicial. Algumas</p><p>literaturas também chamam o termo curto-</p><p>circuito de falta elétrica.</p><p>Considerando um relé de função 50, isto é, com a atuação instantânea, ajusta-se a corrente de ativação, ou</p><p>seja, a corrente de pickup de modo que as correntes de falta a jusante do trecho protegido (depois do trecho)</p><p>não sejam capazes de fazer com que a proteção atue.</p><p>Função 87 – Diferencial</p><p>Relé diferencial</p><p>Confira no vídeo o relé diferencial e suas principais características.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>A proteção diferencial funciona comparando as correntes que circulam pela região de proteção (zona de</p><p>proteção) e fora dela, sendo muito usada na proteção de transformadores, barramentos, motores, geradores e</p><p>linhas de transmissão.</p><p>Por análise da tabela ANSI, podemos ver que a função diferencial é representada pelo código 87. Nesse tipo</p><p>de sistema de proteção, a corrente avaliada, ou corrente diferencial, é resultado de uma diferença fasorial</p><p>entre as correntes secundárias dos transformadores de corrente.</p><p>Você pode compreender melhor esse conceito na imagem a seguir, na qual tem-se a aplicação da função</p><p>diferencial na proteção de um transformador. As correntes ips e iss são referentes às correntes dos TCs,</p><p>posicionadas na entrada e saída do transformador de potência a ser protegido. Confira!</p><p>Proteção Diferencial</p><p>Em condições normais, as correntes fornecidas pelos TCs são aproximadamente de mesmo valor e por isso a</p><p>proteção diferencial não será ativada (diferença entre correntes é aproximadamente zero).</p><p>A aplicação do uso de um relé diferencial deve ser feita com atenção, pois existem algumas ações no sistema</p><p>que podem ocasionar a corrente diferencial e não necessariamente serem cabíveis da ação do dispositivo, tais</p><p>como pequenos transitórios decorrentes da magnetização do núcleo do transformador, ou de transformadores</p><p>em paralelo, saturação de corrente de equipamentos eletromagnéticos (como os próprios TCs) e faltas em</p><p>regiões de proteção de outros dispositivos. Todos esses comportamentos devem ser avaliados e</p><p>compensados visando tornar a proteção diferencial mais eficaz.</p><p>Impedância, admitância ou reatância – Função 21</p><p>Função 21</p><p>Assista ao vídeo e confira as propriedades intrínsecas do relé a distância, tal como sua resistência natural e a</p><p>razão entre corrente e voltagem.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Os relés de distância são usualmente implementados na proteção de linhas de transmissão. O objetivo da</p><p>proteção de distância é identificar as irregularidades operacionais a partir das seguintes variações do circuito</p><p>protegido:</p><p>Admitância (Y)</p><p>Impedância (Z)</p><p>Reatância (X)</p><p>Usualmente, os relés operam de forma a comparar a impedância de sequência positiva medida em um terminal</p><p>da linha protegida, com a impedância de operação do relé, que nesse caso é o valor referencial. Essa</p><p>comparação ocorre sob a identificação de um defeito e o resultado da comparação define se a abertura do</p><p>relé irá ou não ocorrer.</p><p>Atenção</p><p>O conhecimento das propriedades das componentes simétricas é imprescindível para o conteúdo.</p><p>A impedância é composta pela parte ativa e reativa dos elementos, sendo portanto Z= R+jX. Em uma linha na</p><p>qual a resistência é elevada, a comparação diferencial a partir da impedância pode ficar comprometida.</p><p>Quando a falha ocorre, acrescenta-se à análise a resistência de falta e, portanto, um erro é adicionado devido</p><p>à composição da impedância e da sensibilidade do relé. Isso implica que a zona de proteção é uma estimativa</p><p>e o alcance dessa proteção deve ser projetado mediante uma incerteza, pois pode impactar na precisão em</p><p>identificar o ponto de ocorrência dentro da zona de proteção. Esses valores podem ser estimados por meio de</p><p>equações, porém, não é o objetivo deste estudo.</p><p>A proteção do relé pode ser de subalcance, em que irá atuar para faltas dentro de um limite de região</p><p>definido. Pode ser de sobre alcance, em que, além das falhas de determinada região, irá atuar na proteção de</p><p>outra, porém, para isso, é necessário que haja coordenação entre as proteções existentes nos trechos,</p><p>evitando conflitos.</p><p>Proteção direcional - Função 67</p><p>Proteção direcional</p><p>Confira no vídeo como utilizar o ângulo de fase entre duas grandezas, para realizar a proteção direcional.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>A proteção direcional é representada na tabela de códigos ANSI por meio da função 67. A característica</p><p>operacional desse tipo de proteção é comparar o ângulo de fase de duas grandezas do sistema. Como é de</p><p>conhecimento, as grandezas alternadas são representadas por seus valores em módulo e ângulo (tensão:</p><p>e corrente ).</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>A proteção direcional não opera sozinha. Ao verificar a tabela ANSI, tem-se que a função 67 refere-se à</p><p>proteção direcional de sobrecorrente, assim, é possível concluir que há uma combinação entre as funções</p><p>direcional e de sobrecorrente. Vejamos!</p><p>Sobrecorrente</p><p>Ao avaliar somente a oscilação da corrente (isto</p><p>é, a variação do módulo) torna-se difícil</p><p>identificar o local de ocorrência da falta, é</p><p>nesse ponto que a proteção direcional atua.</p><p>Direcional</p><p>A proteção direcional se sensibiliza à direção do</p><p>defeito, permitindo atuar exatamente na direção</p><p>deste.</p><p>O SEP é planejado para operar de maneira que o fluxo de cargas seja no sentido da fonte (geração) para</p><p>carga. Com a adesão de geração distribuída e a possibilidade de injeção de potência por parte do distribuidor,</p><p>o sentido do fluxo vem sendo alterado, portanto, as proteções e a rede como um todo precisam de</p><p>atualização.</p><p>Continuando com representação</p><p>usual e mais comum, fonte alimentando carga, espera-se que o ângulo das</p><p>variáveis analisadas, neste caso a corrente, siga a seguinte premissa: a carga flui do ângulo maior para o</p><p>menor. Sob condição normal de operação, um relé direcional não identifica problemas angulares. Contudo, em</p><p>uma condição de falta (perda de linhas), o fluxo pode inverter, para tentar suprir o sistema e evitar colapsos.</p><p>Nesse instante, a proteção deve ser capaz de identificar a inversão a partir da alteração angular e interromper</p><p>a alimentação.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>(Adaptado - FUMARC, 2023) Segundo a Norma de Distribuição da concessionária local, é necessário utilizar</p><p>relés com as funções 50 e 51, fase e neutro, nos alimentadores de média tensão. Sobre esses relés pode-se</p><p>afirmar que eles</p><p>A</p><p>atuam no religamento do disjuntor geral.</p><p>B</p><p>atuam no controle direcional de potência.</p><p>C</p><p>atuam na proteção contra sobrecorrente.</p><p>D</p><p>referem-se à proteção contra sobretensão (50) e subtensão (51).</p><p>E</p><p>referem-se à proteção direcional.</p><p>A alternativa C está correta.</p><p>Os relés 50/51 estão dentro da classificação de relés de nível, ou seja, operam comparando as variáveis</p><p>medidas com as predefinidas. Os números classificativos indicam segundo a ANSI que a função 50 é</p><p>atribuída à proteção de sobrecorrente instantânea, enquanto a função 51 se refere a uma característica</p><p>temporizada.</p><p>Questão 2</p><p>(IBFC, 2020) A principal lógica de proteção digital aplicada a grandes transformadores de potência é a</p><p>diferencial. Sobre esse método de proteção, analise as sentenças a seguir, indicando-as como Verdadeiro (V)</p><p>ou Falso (F).</p><p>I. A lógica diferencial determina a incidência de faltas por meio da análise das correntes de entrada e saída no</p><p>primário e secundário do transformador.</p><p>II. O desfasamento de fases nos enrolamentos do transformador não afeta a lógica diferencial de proteção.</p><p>III. A identificação de falta pela subtração do módulo das correntes do primário e do secundário de um</p><p>transformador acusa como falta apenas curtos-circuitos externos à máquina.</p><p>Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta para as avaliações das afirmações I, II e III,</p><p>respectivamente.</p><p>A</p><p>V, F, V.</p><p>B</p><p>V, V, V.</p><p>C</p><p>V, F, F.</p><p>D</p><p>V, V, F.</p><p>E</p><p>F, F, V.</p><p>A alternativa C está correta.</p><p>A função 87, proteção diferencial, tem como princípio básico a comparação de correntes que circulam pela</p><p>região protegida. A corrente avaliada, corrente diferencial, é resultado de uma diferença fasorial entre as</p><p>correntes secundárias dos transformadores de corrente.</p><p>Equipamento para-raios</p><p>3. Proteção de sistemas de distribuição</p><p>Equipamentos de proteção em sistemas de distribuição</p><p>Conheça neste vídeo os principais dispositivos utilizados na proteção e seccionamento dos circuitos do</p><p>sistema de distribuição.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Sistema de proteção em redes de distribuição</p><p>Para-raios</p><p>Confira neste vídeo as funções dos para-raios, bem como uma avaliação geral das falhas no sistema de</p><p>distribuição.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Até o momento nosso foco principal esteve sobre o estudo da proteção dos sistemas de potência com a</p><p>utilização de disjuntores, que necessitam de um equipamento sensorial, o relé.</p><p>Os fusíveis são equipamentos amplamente utilizados para proteção contra curto-circuito, porém, não são</p><p>usados em sistemas de alta tensão, sendo comuns no segmento de distribuição. Agora apresentaremos as</p><p>principais características da proteção aplicada ao sistema de distribuição, destacando aspectos construtivos</p><p>dos fusíveis.</p><p>Para-raios: proteção contra sobretensão</p><p>O para-raios é utilizado para proteção de</p><p>equipamentos do sistema contra os surtos de</p><p>tensões.</p><p>Em falhas provenientes da natureza, como</p><p>descargas atmosféricas, é necessário um canal</p><p>de fuga para as correntes de descarga, e essas</p><p>correntes serão conduzidas pelo dispositivo.</p><p>Observe que esse tipo de dispositivo pode ser</p><p>facilmente identificado (olho nu) nas</p><p>proximidades de um transformador de</p><p>distribuição.</p><p>Esquema de um para-raios</p><p>É claro que existem diversos modelos, variando conforme sensibilidade e aspectos construtivos. Ainda assim,</p><p>esses equipamentos também são encontrados em subestações de potência, isto é, para altos níveis de</p><p>tensão, a destacar os níveis de absorção:</p><p>Na distribuição: 5 kJ/kV</p><p>Na alta tensão: 15 kJ/kV</p><p>Análise das sobretensões</p><p>Nem toda anomalia do sistema pode ser considerada um defeito, por isso é importante avaliar a falta e a</p><p>proteção utilizada de forma adequada. Nesse primeiro instante, abordamos possíveis sobretensões, que</p><p>podem ser resultado de atuação de manobras e disjuntores, efeitos naturais, como descargas atmosféricas</p><p>em equipamentos e trechos de linha. Entre essas causas, nota-se de imediato que algumas sobretensões são</p><p>temporárias, outras atmosféricas e ainda de manobra. Vejamos!</p><p>A sobretensão temporária pode ser resultado de defeitos nas fases, perda de carga ao abrir um</p><p>disjuntor ou efeito ferrante.</p><p>A sobretensão de manobra ocorre quando uma manobra (chaveamento) é executada para fins de</p><p>proteção de trechos defeituoso.</p><p>A sobretensão atmosférica pode ser resultado da descarga elétrica em trechos ou equipamentos.</p><p>Em todos os casos citados, o para-raios é requisitado para adequar os níveis de tensão da rede.</p><p>Saiba mais</p><p>A classificação dos para-raios é feita segundo a Norma NBR 5424.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Chave fusível</p><p>Confira no vídeo as chaves fusíveis e suas principais características operativas e construtivas</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Observe uma chave fusível, utilizada para proteger o sistema contra sobrecorrentes.</p><p>Chave fusível</p><p>Essa chave é composta das seguintes partes:</p><p>Contatos superiores e inferiores</p><p>Conector em paralelo</p><p>Isolador</p><p>Suporte para fixação</p><p>Gancho para que seja aberto sob carga</p><p>Porta fusível (chave fusível é o termo usado para o equipamento como um todo, e fusível a peça que</p><p>precisa de troca de tempos em tempos)</p><p>Uma chave fusível pode ter um ou dois isoladores e estes são, em geral, feitos de porcelana vitrificada. Na</p><p>imagem de chave fusível pode-se observar a existência de um isolador, sendo chamado de isolador de corpo</p><p>único.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Fusível de força</p><p>Usualmente, esse modelo pode ser</p><p>amplamente encontrado nas aplicações em</p><p>sistemas de distribuição, cuja corrente</p><p>(nominal) não supere o valor de 200 A. Existem</p><p>outros modelos de chave fusível, como o</p><p>isolador do tipo pedestal, no qual dois</p><p>isoladores estão dispostos sob uma base. A</p><p>aplicação desse modelo é usado em</p><p>subestações (nível de tensão 69 kV), havendo,</p><p>porém, uma variação que pode ser utilizada em</p><p>tensões mais elevadas.</p><p>Operação</p><p>A chave fusível é um equipamento que deve abrir o circuito quando a corrente elétrica que ali circula</p><p>ultrapassar o valor predefinido. Nesse contexto, assume-se que haverá a proteção contra sobrecorrente</p><p>(curtos) e sobrecargas. É no porta fusível que se encontra a parte principal desse componente.</p><p>Construtivamente, essa peça é de fibra ou vidro repleto de gases com a função de extinguir o arco elétrico.</p><p>Quando essa chave atua, o porta fusível se desprende em uma das extremidades, o que permite identificação</p><p>da chave aberta. Esse processo de interrupção do defeito pode levar à liberação de arcos que se propagam</p><p>bidirecionalmente (antes e depois do ponto de instalação).</p><p>Recomendação</p><p>O dispositivo não deve ser instalado em locais onde possa haver intensificação do arco ou nos quais ele</p><p>possa ocasionar problemas mais sérios.</p><p>Anteriormente, as características técnicas desses equipamentos eram padronizadas pela Norma NBR 8124,</p><p>que não é mais vigente. Algumas das medidas propostas nessa norma são tidas como boas práticas para</p><p>instalação dos fusíveis e podem ser encontradas na Norma NBR 7282.</p><p>Elo fusível</p><p>Os termos chave fusível e elo fusível não correspondem ao mesmo dispositivo. O elo fusível é uma parte da</p><p>chave, é a parte interior ao porta fusível, que irá se sensibilizar</p><p>quanto aos níveis de corrente definidos. Ele é</p><p>efetivamente a parte que queima e requer a troca, assim a qualidade dessa parte colabora para que a troca</p><p>não seja feita em qualquer anomalia.</p><p>De acordo com a NBR 7282, os elos fusíveis são caracterizados conforme o tempo necessário para atuação e</p><p>a corrente de atuação do dispositivo. Veja!</p><p>De rápida atuação para valores de corrente entre 6 e 200 A</p><p>De atuação lenta, para valores de corrente entre 6 e 200 A</p><p>De alto surto, de atuação lenta para correntes elevadas</p><p>Uma das partes do elo fusível é o elemento fusível, que é a parte que se funde quando na atuação.</p><p>Fusível limitador</p><p>Observe a seguir um fusível limitador e a base para seu posicionamento.</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Fusível limitador</p><p>Base para fusível limitador</p><p>Esse tipo de dispositivo é utilizado em geral na média tensão protegendo transformadores. Assim como a</p><p>chave fusível, é caracterizado pela proteção contra sobrecorrente e por isso apresenta bom desempenho</p><p>quando opera em correntes mais elevadas.</p><p>Esse dispositivo pode ser usado na proteção de:</p><p>Transformadores de força</p><p>A corrente do dispositivo pode chegar a 150% da corrente nominal do transformador.</p><p>Transformadores de potencial</p><p>Utilizando fusíveis cuja parametrização da corrente nominal é mais baixa.</p><p>Motores de média tensão</p><p>Não é muito comum.</p><p>Chaves seccionadoras</p><p>Confira neste vídeo os dispositivos de manobra utilizados para isolar defeitos no sistema.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Atualmente, as normas que regulamentam a padronização desses equipamentos são:</p><p>NBR IEC 60694</p><p>Especificações comuns para normas de</p><p>equipamentos de manobra de alta tensão e</p><p>mecanismos de comando.</p><p>NBR IEC 62271-102</p><p>Equipamentos de alta-tensão - Parte 102.</p><p>Seccionadores e chaves de aterramento.</p><p>Quando se trata de normatização, é muito importante acompanhar a vigência da norma, atualizando-se dos</p><p>procedimentos padrão, para garantir a segurança dos trabalhadores, dos usuários e do sistema.</p><p>A chave seccionadora também é um dispositivo utilizado no sistema para isolar regiões de defeito. Em</p><p>condições normais, a chave opera com o contato fechado, permitindo a circulação normal de corrente.</p><p>Quando em operação, para isolar a área, a chave é aberta.</p><p>Entre suas funções, pode-se listar:</p><p>Ações de manobra e transferência de cargas.</p><p>Isolamento de trechos defeituosos.</p><p>Veja um exemplo de uma chave seccionadora instalada no sistema de distribuição.</p><p>•</p><p>•</p><p>Dispositivo de manobra</p><p>Classificação</p><p>Assim como os demais dispositivos do sistema, as chaves podem ser apresentadas sob as mais diversas</p><p>configurações, e seu uso dependerá da implementação que elas receberão.</p><p>Vejamos as principais diferenças entre as seccionadoras de uso interno para de uso externo.</p><p>Seccionadora de uso interno</p><p>Chaves de pequeno porte e utilizadas em subestações (espaço abrigado). Conheça os tipos!</p><p>Simples: unipolares ou tripolares</p><p>A lâmina é construída por um conjunto ou dois conjuntos de facas duplas</p><p>feito de material condutor, bem como os contatos. Em geral, esse</p><p>material é o cobre eletrolítico. A chave é construída sob uma estrutura</p><p>metálica, também utilizada para a fixação.</p><p>Seccionadora com buchas de passagem</p><p>O material utilizado nos isoladores desse modelo pode ser porcelana</p><p>vitrificada (como mencionado para as chaves fusíveis) ou ainda resina</p><p>epóxi. Visualmente, são extremamente semelhantes ao modelo simples, o</p><p>que difere é a bucha que passa pela parte metálica.</p><p>Seccionadores fusíveis</p><p>Nesse modelo, é possível obter as duas funções de proteção (fusível) e</p><p>manobra (chave seccionadora). São constituídos pelos isoladores em</p><p>paralelo aos compartimentos onde se encontra o elo fusível, e podem ser</p><p>de epóxi ou fenolite.</p><p>Seccionadores para uso externo</p><p>São as chaves que podem ser visualizadas nas redes de distribuição, na parte externa, bem como nas</p><p>subestações e são classificadas conforme a aplicação. São elas:</p><p>Seccionadora da distribuição</p><p>Podem ser monopolar/ unipolar ou tripolar, sendo as monopolares mais</p><p>comumente aplicadas nas redes e as tripolares nas subestações de</p><p>potência. Observe um modelo de chave monopolar capaz de operar em</p><p>tensões entre 15,27 e 38 kV para correntes entre 400 e 630 A, em que as</p><p>“facas” são feitas de cobre eletrolítico.</p><p>Seccionadoras para subestações</p><p>Essas chaves podem ser de diferentes tipos, mas em geral são tripolares.</p><p>A abertura das lâminas pode ser lateral, central, dupla abertura lateral ou</p><p>abertura vertical. As lâminas podem ser encontradas sob a forma usual</p><p>(tipo faca) ou podem ser constituídas de tubos metálicos.</p><p>Existem outros modelos de seccionadoras para subestação, como os pantográficos, basculantes,</p><p>semibasculantes, de haste vertical e as de uso específico. As seccionadoras de uso específico podem ser</p><p>aplicadas também nas redes de distribuição, nas quais se encontram classificadas:</p><p>Seccionadora de derivação</p><p>Seccionadora de transferência</p><p>Seccionadora com lâmina terra</p><p>Aspectos operativos</p><p>As chaves seccionadoras podem ser instaladas em espaço abrigado ou não, sendo que para cada um dos</p><p>cenários existem modelos especialmente desenvolvidos.</p><p>Observando os critérios operativos, usualmente as chaves seccionadoras são operadas manualmente a partir</p><p>de mecanismos do tipo alavanca ou varas de manobra. Para esse tipo de atuação, a velocidade com que o</p><p>dispositivo atua é dependente do operador.</p><p>Em condições em que o tempo é fator crucial para minimização de perdas, o tipo de componente</p><p>operador não é recomendado, como a operação do sistema sob carga.</p><p>Entretanto, existem mecanismos cuja atuação é automática ou mista (automática e manual), conhecida como</p><p>operação independente, que não depende do operador. Esse tipo de chave atua a partir do acúmulo de</p><p>energia em um sistema massa-mola e é destinada aos casos em que o tempo é uma variável fundamental</p><p>dentro do problema.</p><p>Há ainda chaves de operação motorizada, em que a energia utilizada para atuação do dispositivo é</p><p>proveniente de equipamentos ou fontes, como motores ou outros. Pode haver a operação manual, caso seja</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>necessária, mas a condição normal é o acionamento motor. Entenda melhor esse dispositivo observando esta</p><p>imagem:</p><p>Seccionadora de operação motorizada</p><p>Nota-se que acoplada à chave encontra-se uma caixa de controle na qual está localizado o motor. Nesse</p><p>caso, o motor é responsável por carregar o sistema da mola, que tem como função fazer a chave operar.</p><p>Existem duas molas no sistema, a de fechamento e a de abertura. Para que os comandos para fechamento de</p><p>contatos sejam feitos, o mecanismo é conectado a um painel que opera a distância. Observe a imagem com o</p><p>diagrama de acionamento desse dispositivo:</p><p>Diagrama de acionamentos</p><p>Dispositivos automáticos</p><p>Confira neste vídeo os dispositivos automáticos de proteção e seccionamento.</p><p>Religador automático de modelo tripolar</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.</p><p>Religadores automáticos</p><p>Os religadores automáticos também servem para interromper o circuito diante de determinados valores de</p><p>corrente. Como o nome indica, esse dispositivo é capaz de fazer a religação do sistema sob determinadas</p><p>condições, sendo úteis em falhas transitórias. Esses dispositivos podem ser monofásicos ou trifásicos,</p><p>controlados por ação magnética (bobinas) ou por controle eletrônico.</p><p>Esse tipo de dispositivo possui um ciclo com no</p><p>máximo quatro operações e é classificado</p><p>conforme o meio de interrupção ao arco, sendo</p><p>vácuo, óleo e gás SF6. Para que esse</p><p>equipamento funcione, existe nele uma unidade</p><p>sensorial que, ao identificar anomalias, aciona a</p><p>manobra para abertura do circuito. Passado</p><p>algum tempo, a unidade de religamento envia o</p><p>sinal para restauração do circuito.</p><p>Caso o defeito ainda não tenha sido</p><p>solucionado, o equipamento entrará para o</p><p>ciclo de religamento, com algumas tentativas,</p><p>cujos ciclos podem ser:</p><p>Uma tentativa de operação rápida e em seguida três retardadas.</p><p>Duas tentativas de restauração rápidas e duas retardadas.</p><p>Três tentativas de restauração rápidas</p><p>e uma retardada.</p><p>Quatro tentativas de restauração rápidas.</p><p>Seccionadores automáticos</p><p>Já mostramos a função de um seccionador, que é a de selecionar e manobrar trechos de circuito, isolando</p><p>defeitos e permitindo transferência de cargas. Em geral, esse equipamento é uma chave seccionadora que,</p><p>assim como os religadores, é classificado conforme o meio utilizado para extinguir o arco (óleo, vácuo ou gás).</p><p>São de custo inferior aos religadores. Como a sua função é a seccionadora, não cabe aqui dimensionar o</p><p>equipamento para interromper as correntes de curto; isso fica sob responsabilidade da proteção, dos</p><p>disjuntores e fusíveis.</p><p>Os seccionadores podem ser monofásicos ou trifásicos, sendo de controle hidráulico e magnético ou</p><p>eletrônico. Diferentemente das seccionadoras já apresentadas, a unidade automática conta com um</p><p>dispositivo de controle. Veja!</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>•</p><p>Seccionadores automáticos</p><p>Os seccionadores devem ser instalados após o disjuntor (a jusante) ou religadores. Deve-se atentar aos dados</p><p>suportados pelo equipamento, como tensão máxima do seccionador e corrente nominal. Esses dispositivos</p><p>são dotados de um tempo de rearme, que é o tempo necessário para voltar a operação, lembrando que o</p><p>número de aberturas pode também ser programado.</p><p>Verificando o aprendizado</p><p>Questão 1</p><p>(Adaptado de FUMARC 2023) Os religadores vêm substituindo os disjuntores instalados nas subestações,</p><p>para proteção dos alimentadores de distribuição. Entre as diversas características dos religadores, podemos</p><p>citar:</p><p>I. Não possuem unidades de proteção, apenas seccionamento.</p><p>II. São disponibilizados, quanto ao meio extintor do arco, em religadores a óleo, a vácuo e a SF6.</p><p>III. Reduzem consideravelmente o tempo de falta de energia, nas ocorrências em redes de distribuição,</p><p>quando comparados aos disjuntores.</p><p>É correto o que se afirma em</p><p>A</p><p>I e II, apenas.</p><p>B</p><p>I e III, apenas.</p><p>C</p><p>II e III, apenas.</p><p>D</p><p>I, II e III.</p><p>E</p><p>I, apenas.</p><p>A alternativa C está correta.</p><p>Os religadores automáticos são dispositivos que colaboram na minimização de defeitos, sendo</p><p>classificados pelo tipo de meio extintor ao arco. Possuem unidades de identificação de falhas, não sendo,</p><p>portanto, apenas seccionadores.</p><p>Questão 2</p><p>(Adaptado de Marinha, 2014) Analise as afirmativas a seguir em relação à operação com fusíveis e disjuntores</p><p>e marque a alternativa correta.</p><p>I - Os fusíveis e disjuntores são dispositivos de proteção que abrem o circuito quando o limite de corrente é</p><p>ultrapassado.</p><p>II - Para evitar queimar um fusível, deve-se usar como elemento fusível um fio muito resistente.</p><p>III - O fusível é descartável, pois o elemento fusível queima.</p><p>IV - O disjuntor desarma e pode ser rearmado.</p><p>A</p><p>Somente as afirmativas I, III, e IV estão corretas.</p><p>B</p><p>Somente as afirmativas I, II e III estão corretas.</p><p>C</p><p>Somente as afirmativas I, II e IV estão corretas.</p><p>D</p><p>Somente as afirmativas II, III e IV estão corretas.</p><p>E</p><p>Somente as afirmativas III e IV estão corretas.</p><p>A alternativa A está correta.</p><p>Os fusíveis, assim como os disjuntores, são utilizados para proteger o sistema contra curto-circuito. No</p><p>sistema elétrico, o fusível fica em um dispositivo chamado chave fusível. Esse dispositivo não é trocado</p><p>quando atua, porém, a parte filamentar, que recebe o nome fusível, é descartável. Esse dispositivo é</p><p>dimensionado para que suporte determinados valores de corrente. Caso esse valor seja muito superior, o</p><p>dispositivo irá queimar para impedir que a sobrecarga passe para o sistema, protegendo-o. O disjuntor</p><p>opera baseado na abertura de contatos e pode ser religado após a solução do defeito.</p><p>4. Conclusão</p><p>Considerações finais</p><p>Este conteúdo apresentou as principais proteções utilizadas no sistema de potência. Dessa forma, foram</p><p>descritos os equipamentos utilizados na alta tensão, com foco nas características dos relés.</p><p>Foram trazidas algumas das funções de proteção, classificação padronizada pela ANSI, que permite a leitura</p><p>universal dos equipamentos e suas funções.</p><p>Por fim, discorreu-se sobre os principais equipamentos utilizados no sistema de distribuição.</p><p>Podcast</p><p>Ouça um resumo dos principais aspectos sobre a filosofia acerca dos sistemas de proteção das redes</p><p>elétricas, sejam elas de transmissão, sejam elas industriais ou residenciais.</p><p>Conteúdo interativo</p><p>Acesse a versão digital para ouvir o áudio.</p><p>Explore +</p><p>Confira as indicações que separamos especialmente para você!</p><p>O livro Esquemas Elétricos de Comando e Proteção, de Franz Papenkort, publicado em 1989, pela EPU.</p><p>A dissertação de mestrado de Kelly Regina Cotosck, com o título Proteção de Sistemas Elétricos: Uma</p><p>Abordagem Técnico-Pedagógica, defendida na Universidade Federal de Minas Gerais, em 2007.</p><p>O livro de Eliel Celestino da Silva, Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, publicado pela editora</p><p>QualityMark, em 2014.</p><p>Referências</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, v. 1. 1. ed. Florianópolis: UFSC, 1999.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, v. 2. 1. ed. Florianópolis: UFSC, 1999.</p><p>KINDERMANN, G. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, v. 3. 1. ed. Florianópolis: UFSC, 1999.</p><p>MAMED, J. D. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2020.</p><p>MAMEDE, J. Manual de equipamentos elétricos. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013.</p><p>CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. 1. reimpressão. São Paulo: Blücher, 1978.</p><p>SILVA, A. F. Proteção diferencial de transformadores de potência a partir de redes neurais artificiais. 2020. 131</p><p>f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de São João del-Rei, Centro Federal</p><p>de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2020.</p><p>COCEL. Especificação técnica Cocel 108-00 – Para-raios polimérico de distribuição. Consultado na internet</p><p>em: 11 abr. 2023.</p><p>Conceitos de proteção elétrica</p><p>Profª. Isabela Oliveira Guimarães</p><p>Descrição</p><p>Você vai conhecer as principais características do sistema de proteção,</p><p>bem como os critérios de seletividade e coordenação.</p><p>Propósito</p><p>Em condições normais de operação, assume-se que não existem falhas</p><p>no sistema, porém, todos os equipamentos estão sujeitos a falhas o</p><p>tempo todo, que comprometem o bom funcionamento do sistema e</p><p>reduzem seus índices de confiabilidade. Por isso, é muito importante</p><p>para o profissional que atua no sistema elétrico entender as causas de</p><p>uma falha e como proteger e minimizar o sistema de danos.</p><p>Preparação</p><p>Antes de iniciar o conteúdo, tenha em mãos uma calculadora ou use de</p><p>seu computador/smartphone para facilitar a execução dos cálculos</p><p>propostos.</p><p>Objetivos</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 1/51</p><p>Módulo 1</p><p>Proteção primária e de retaguarda</p><p>Reconhecer o que é a proteção principal e de retaguarda.</p><p>Módulo 2</p><p>Seletividade e coordenação</p><p>Aplicar conceitos de seletividade e coordenação aplicados ao relé de</p><p>sobrecorrente.</p><p>Módulo 3</p><p>Relés direcionais</p><p>Analisar os princípios da seletividade aplicados ao relé direcional.</p><p>Módulo 4</p><p>Introdução à proteção digital</p><p>Identificar os principais aspectos da proteção digital.</p><p>Introdução</p><p>Olá! Antes de começarmos, assista ao vídeo e</p><p>compreenda os conceitos de seletividade e coordenação</p><p></p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 2/51</p><p>aplicados aos relés de sobrecorrente e uma introdução</p><p>sobre as principais características da proteção digital.</p><p>1 - Proteção primária e de retaguarda</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer o que é a proteção principal e de</p><p>retaguarda.</p><p>Níveis de proteção</p><p>Confira neste vídeo uma apresentação dos princípios da proteção</p><p>primária e secundária e qual a função destas no sistema de proteção.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 3/51</p><p>Zonas de proteção</p><p>Ao longo</p><p>deste conteúdo, serão abordados aspectos importantes para</p><p>um dispositivo de proteção que irá atuar dentro de determinada região</p><p>de alcance, conhecida como zona de proteção. Dentro das</p><p>possibilidades, avaliaremos a proteção primária e a proteção de</p><p>retaguarda. Vamos lá!</p><p>Proteção primária</p><p>Um sistema de proteção deve ser projetado de forma que os</p><p>dispositivos responsáveis por eliminar o defeito atuem somente dentro</p><p>de sua região de proteção, isto é, não deve existir conflito entre as</p><p>proteções.</p><p>A zona de proteção primária opera de forma que, em caso de falta,</p><p>somente os disjuntores que se encontram dentro dessa zona serão</p><p>solicitados à abertura. Essa atuação pode ser associada ao conceito de</p><p>segurança da rede. A região de proteção primária ou zona de proteção é</p><p>definida por:</p><p>Transformador</p><p>Posição do transformador de corrente (TC).</p><p>Disjuntor</p><p>Posição dos disjuntores, que pode ser aberta ou fechada.</p><p>A proteção primária pode, por vezes, ser encontrada de forma duplicada,</p><p>isto é, feito com o intuito de minimizar problemas em caso de falha da</p><p>proteção primária. Esse tipo de arranjo é comumente utilizado em</p><p>sistemas de extra alta tensão (EAT), no qual a proteção tem a mesma</p><p>característica da proteção primária, e, neste caso, podem ser usados</p><p>relés iguais ou diferentes.</p><p>Destaca-se aqui que a rede básica do SIN (Sistema Interligado Nacional)</p><p>opera a 230 kV, sendo que EAT por definição varia entre 230 e 750 kV.</p><p>Portanto, essa rede é composta de proteções primárias duplicadas.</p><p>Atenção!</p><p>O papel do TC (transformadores de corrente) e do TP (transformadores</p><p>de potencial) no sistema de proteção é a adequação das variáveis</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 4/51</p><p>medidas para os equipamentos de proteção.</p><p>Proteção de retaguarda</p><p>A proteção de retaguarda é aquela que faz o papel de backup no</p><p>sistema. Deve-se considerar a possibilidade de falhas na proteção</p><p>primária, e quando isso ocorre, a proteção de retaguarda torna-se</p><p>responsável por cessar a alimentação para que o defeito não se</p><p>propague. A zona de atuação da proteção de retaguarda é maior que a</p><p>da proteção primária, por isso o custo de atuação dela implica a perda</p><p>de grandes trechos do sistema.</p><p>A proteção de retaguarda pode ser qualquer forma de proteção utilizada</p><p>no intuito de atuar caso a proteção primária falhe. Assim, pode-se</p><p>aplicar os seguintes arranjos:</p><p>Proteção de retaguarda remota</p><p>A proteção de backup fica instalada em outra subestação para</p><p>minimizar modos de falha comuns que inviabilizem a atuação</p><p>da retaguarda. Nesse caso, maiores trechos do sistema serão</p><p>desconectados.</p><p>Proteção de retaguarda local</p><p>É utilizada uma função de proteção diferente da proteção</p><p>primária.</p><p>Proteção de retaguarda local em conjunto e proteção</p><p>de falha de disjuntor</p><p>Neste caso, são duas proteções: uma de retaguarda, que fica</p><p>localizada na mesma subestação (local), e a proteção de falha</p><p>do disjuntor, cuja função é verificar se o disjuntor realmente foi</p><p>aberto quando requisitado.</p><p>A seguir, temos um sistema com quatro alimentadores, G1 a G4. As</p><p>cargas são representadas pela letra C, as barras pela letra B, linhas por</p><p>L, transformadores por T e os dispositivos de proteção estão</p><p>numerados. As regiões pontilhadas são as zonas de proteção (observe</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 5/51</p><p>que elas se interpõem). Isso garante que todo o sistema estará</p><p>protegido.</p><p>Exemplo de um sistema elétrico de potência, com suas respetivas zonas de proteção.</p><p>Análise da atuação das proteções</p><p>Confira neste vídeo os aspectos que englobam a capacidade de</p><p>proteção dos equipamentos e os níveis de proteção do sistema.</p><p>Considere ainda o sistema anterior, no qual temos a representação da</p><p>falha na linha L3. Observando a zona de proteção em que o defeito se</p><p>encontra, as proteções responsáveis por isolar o trecho são 10 e 12 e,</p><p>portanto, são as proteções primárias. Observe na próxima imagem:</p><p>Zona de proteção primária da linha L3.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 6/51</p><p>Devemos, porém, levar em conta a possibilidade de falha desses</p><p>equipamentos. Considere que o disjuntor 10, apesar de solicitado, não</p><p>tenha aberto. Movendo para a esquerda, identificamos outra zona de</p><p>proteção. Veja!</p><p>Proteção secundária ou de retaguarda da linha L3.</p><p>Dentro dessa zona de proteção se encontram os disjuntores 10, 8 e 7,</p><p>onde o 10 não atuou. Assim, os disjuntores 7 e 8 serão os próximos a</p><p>abrir, visando proteger o sistema do defeito K. Fica claro que o trecho</p><p>desenergizado é maior devido à falha em 10.</p><p>Caso a proteção 8 falhe, novamente por observação da próxima</p><p>imagem, é possível identificar outra zona de proteção, na qual estão</p><p>presentes os disjuntores 8, 9, 11. Nesse caso, a falha de 8 promove a</p><p>abertura de 9 e 11.</p><p>Proteção de retaguarda considerando falha na proteção 8.</p><p>Mais uma vez, vale destacar que, quanto mais atrás (a montante) está a</p><p>proteção aberta, maior o trecho isolado e maior é o impacto no sistema.</p><p>Para esse exemplo, a partir do momento que há a falha do disjuntor 10,</p><p>o sistema sofre um rearranjo no fluxo de cargas, limitando as operações</p><p>dos geradores 1 e 2, pois o transformador T1 é desconectado do trecho.</p><p>Veja!</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 7/51</p><p>Destaque nas proteções primaria e secundaria considerando o defeito em L3.</p><p>A barra 2, de onde saem os fluxos B2- B3 passando pela linha 3 e linha 4,</p><p>só recebe geração em um sentido, dado a perda de L3 e abertura de 8.</p><p>Com isso, L4 tende a ficar sobrecarregada. Isso porque, pelo equilíbrio</p><p>do sistema C5, C4 ainda precisa ser alimentada.</p><p>Claro que essa análise não é tão simples assim. As cargas reais variam</p><p>no tempo, pode ser que no instante da falha a demanda não seja alta e o</p><p>sistema consiga redistribuir o fluxo, sem perdas.</p><p>Há ainda o caso de G3 e G4, bem como as linhas estarem abaixo da</p><p>capacidade, podendo então aumentar o fluxo oposto no sentido de</p><p>suprir esses valores pelos geradores da direita. Mas há também a</p><p>possibilidade de colapso, por isso, as faltas são sempre avaliadas em</p><p>conjunto com algum método de verificação da operação do sistema,</p><p>buscando garantir a integridade e segurança da rede.</p><p>Comentário</p><p>A operação do sistema de proteção está diretamente ligada aos critérios</p><p>de confiabilidade, isto é, o quanto a rede é confiável ao que se propõe a</p><p>entregar. Em uma análise das falhas, pode-se fazer a seguinte</p><p>discriminação: Nas falhas de segurança a falta ocorre fora da zona de</p><p>proteção, permitindo operação indevida; na falha de operação, o sistema</p><p>não atua, pois a falha ocorre dentro da zona de atuação da proteção e a</p><p>proteção irá interromper alguns trechos e até mesmo a alimentação.</p><p>Funções de proteção</p><p>Confira neste vídeo uma revisão sobre as principais funções de proteção</p><p>utilizadas no sistema elétrico.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 8/51</p><p>Vamos mencionar alguns relés diretamente pelo número de sua função</p><p>conforme a norma ANSI (American National Standards Institute). Para</p><p>melhor aprendizagem, segue uma breve revisão das principais funções</p><p>que serão utilizadas neste conteúdo:</p><p>Relé de distância, operam a partir do cálculo do valor da</p><p>impedância entre o lugar de instalação e o ponto de falha.</p><p>Relé de subtensão e de sobretensão respectivamente.</p><p>Relé direcional de potência, identifica alterações no sentido de</p><p>fluxo resultante de anomalias no sistema.</p><p>Relé de sobrecorrente instantâneo, identifica distúrbios de</p><p>corrente a partir da comparação de valores medidos com valores</p><p>predefinidos e atua imediatamente.</p><p>Relé de sobrecorrente temporizado, identifica distúrbios</p><p>de</p><p>corrente a partir da comparação de valores medidos com valores</p><p>Função 21 </p><p>Função 27 e 59 </p><p>Função 32 </p><p>Função 50 </p><p>Função 51 </p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 9/51</p><p>predefinidos e atua a partir da parametrização das curvas de</p><p>tempo.</p><p>Relé de desbalanceamento de corrente de fase ou de fase</p><p>reversa.</p><p>Relé de sequência de fase de tensão ou de desbalanço de</p><p>tensão.</p><p>Relé direcional, atua diante da identificação da falha</p><p>considerando a direção predefinida.</p><p>Relé diferencial, indicada para a proteção de transformadores de</p><p>potência. Opera a partir da comparação fasorial entre as</p><p>correntes de entrada e saída (primário e secundário) dos</p><p>terminais do transformador protegido.</p><p>Falta pouco para atingir seus objetivos.</p><p>Vamos praticar alguns conceitos?</p><p>Questão 1</p><p>O sistema de proteção é composto de diversos elementos que</p><p>visam garantir a segurança e integridade da rede. Acerca das</p><p>Função 46 </p><p>Função 47 </p><p>Função 67 </p><p>Função 87 </p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 10/51</p><p>proteções primárias e secundárias analise as afirmativas a seguir:</p><p>I. A proteção primária é confiável, nunca falha, por isso em geral não</p><p>são inseridas proteções de backup.</p><p>II. A proteção primária deve ser confiável, assim como as demais</p><p>proteções do sistema; ainda assim há de ser considerada situações</p><p>de falha.</p><p>III. A minimização das falhas e danos pode ser feita a partir de</p><p>arranjos de proteção secundária (backup).</p><p>Marque a alternativa correta.</p><p>Parabéns! A alternativa D está correta.</p><p>Todo o sistema de proteção deve ser projetado para ser confiável e</p><p>seguro. Ainda que exista essa premissa, não se pode desprezar a</p><p>possibilidade de faltas nos equipamentos. Dessa forma, as</p><p>proteções são ajustadas para proteger sua zona de proteção</p><p>(primária) e ainda, servirem de reforço (proteção adicional) para</p><p>outras áreas.</p><p>Questão 2</p><p>(Adaptado- FUMARC – 2018) A partir dos conhecimentos referentes</p><p>à operação dos relés de proteção, analise o diagrama.</p><p>A As afirmativas I e II estão corretas.</p><p>B As afirmativas I e III estão corretas.</p><p>C Somente a afirmativa II está correta.</p><p>D As afirmativas II e III estão corretas.</p><p>E Somente a afirmativa I está correta.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 11/51</p><p>Qual o tipo de proteção representada na imagem?</p><p>Parabéns! A alternativa E está correta.</p><p>Como é possível notar, a proteção é inserida para proteger um</p><p>transformador. Nesse ambiente, nota-se que os transformadores de</p><p>medida capturam as correntes primária e secundária para a</p><p>comparação, caracterizando o relé de função 87, diferencial.</p><p>A Relé percentual</p><p>B Relé integral</p><p>C Relé diferencial-percentual</p><p>D Relé de sobrecorrente</p><p>E Relé diferencial</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 12/51</p><p>2 - Seletividade e coordenação</p><p>Ao �nal deste módulo, você será capaz de aplicar conceitos de seletividade e coordenação</p><p>aplicados ao relé de sobrecorrente.</p><p>Princípios da seletividade e proteção</p><p>Confira neste vídeo os princípios da seletividade e coordenação e a</p><p>curva inversa de tempo para a definição dos critérios operativos do relé.</p><p>Seletividade</p><p>Entenda no vídeo o principal objetivo da seletividade, um dos critérios da</p><p>filosofia da proteção.</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 13/51</p><p>Ao implementar um projeto de proteção, algumas características</p><p>fundamentais devem ser consideradas, como a seletividade, as zonas</p><p>de atuação, velocidade e sensibilidade. Neste primeiro instante, serão</p><p>abordados os critérios de seletividade considerados.</p><p>A seletividade é um critério no qual busca-se, por meio do sistema de</p><p>proteção, desconectar do sistema elétrico somente os elementos</p><p>defeituosos, a partir da atuação da proteção mais próxima ao defeito,</p><p>minimizando o trecho impactado.</p><p>Os elementos do sistema de proteção atuam conforme a região de</p><p>delimitação, chamada também de zona de proteção, posteriormente</p><p>detalhada, onde pode-se considerar a proteção primária e a de</p><p>retaguarda e a ordem de atuação dessas proteções se dá por meio de</p><p>coordenação dos dispositivos.</p><p>Resumindo</p><p>Se a proteção primária não atuar, a proteção de retaguarda deve agir</p><p>abrindo os terminais. A coordenação atua em prol da seletividade,</p><p>garantindo o seu cumprimento.</p><p>Dentre os tipos de seletividade, destacam-se: seletividade</p><p>amperimétrica; seletividade cronométrica e seletividade lógica.</p><p>Vamos conhecê-las a seguir!</p><p>Seletividade amperimétrica</p><p>Neste tipo de seletividade, avaliam-se as condições de corrente, como o</p><p>nome indica. Quanto mais próximo o defeito estiver da fonte de</p><p>alimentação, maior é o valor da corrente de curto-circuito. Essa</p><p>informação é utilizada para dimensionamento das proteções de acordo</p><p>com os pontos de falta.</p><p>Veja como exemplo a imagem a seguir: G1 representa a fonte, as</p><p>proteções são dadas por P1 e P2 e é a corrente de defeito.ICS</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 14/51</p><p>Aplicação de seletividade amperimétrica.</p><p>Considerando uma falha no ponto A para uma corrente de defeito dada</p><p>por , sendo os valores de corrente de ajuste para as proteções e</p><p>(proteção 1 e 2 respectivamente), define-se que a seletividade será</p><p>atendida quando:</p><p>Ou seja, a corrente de ajuste da proteção 2 é maior que a de defeito,</p><p>mas a da proteção 1 é menor, dessa forma, um defeito em A com</p><p>corrente fará com que a proteção 1 atue.</p><p>O ajuste da proteção acima do defeito (a montante) deve seguir a</p><p>equação:</p><p>Ou seja, a diferença entre essas correntes é:</p><p>Corrente Corrente</p><p>ICS IP1</p><p>IP2</p><p>IP2 > ICS > IP1</p><p>ICS</p><p>IP1 ≤ 0, 8ICS</p><p>IP1 IP2</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 15/51</p><p>Essa corrente deve ser</p><p>menor que a corrente de</p><p>defeito, lembrando que</p><p>a corrente de curto</p><p>possui valores</p><p>elevados.</p><p>Essa corrente, para que</p><p>não atue</p><p>desnecessariamente, é</p><p>definida com valores</p><p>superiores à corrente de</p><p>curto.</p><p>Seletividade cronométrica</p><p>A parametrização dessa seletividade é feita diante de critérios de tempo</p><p>de atuação do dispositivo. Nesse caso, haverá um retardo na proteção a</p><p>montante do defeito, no intuito de que a proteção a jusante receba um</p><p>tempo de atuação inferior e consiga solucionar o defeito.</p><p>Vejo o exemplo a seguir: G1 representa a fonte, as proteções são</p><p>representadas por P1 a P4, D é referente aos disjuntores principais, TC é</p><p>o transformador de corrente, os pontos de A a D são as cargas e é a</p><p>corrente de defeito.</p><p>Exemplo de sistema com seletividade cronométrica.</p><p>O tempo de atuação das proteções é inferior ao tempo de atuação do</p><p>disjuntor. Vê-se que entre a atuação de uma proteção e outra há um</p><p>intervalo de tempo de 300 ms.</p><p>Considerando a falta na barra D:</p><p>Haverá no sistema uma corrente de curto, .</p><p></p><p>ICS</p><p>ICS</p><p>25/09/2024, 16:35 Conceitos de proteção elétrica</p><p>https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/07112/index.html?brand=estacio# 16/51</p><p>A proteção P1 tem uma temporização ou retardo de 100 ms e irá</p><p>atuar primeiro, em seguida a proteção P2 e, respectivamente, P3 e</p><p>P4. À medida que se aproxima da região da fonte, o tempo de</p><p>atuação da proteção fica maior, podendo ser um critério prejudicial</p><p>ao projeto, isso porque o equipamento fica determinada quantidade</p><p>de tempo exposto à corrente de defeito, podendo levar ao mau</p><p>funcionamento do sistema.</p><p>O ajuste da proteção pode ser feito de duas formas:</p><p></p><p>Curva</p><p>Curva de tempo x Corrente ou curva de tempo inverso.</p><p></p><p>Tempo</p><p>Tempo definido.</p><p>Seletividade lógica</p><p>Conceito utilizado nos relés mais modernos, os</p>