Sistema Elétricos

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SISTEMAS ELÉTRICOS 
(FUNDAMENTOS, MATERIAIS E 
PROTEÇÃO
2
Eriberto Alvares
Londrina
Platos Soluções Educacionais S.A 
 SISTEMAS ELÉTRICOS (FUNDAMENTOS, 
MATERIAIS E PROTEÇÃO
3
2024
Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza
CEP: 86041-100 — Londrina — PR
Diretora Sr. de Pós-graduação & OPM
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Coordenador
Mariana Gerardi Mello
Revisor
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Editorial
Beatriz Meloni Montefusco
Carolina Yaly
Márcia Regina Silva
Paola Andressa Machado Leal
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)_____________________________________________________________________________ 
Alvares, Eriberto
Sistemas Elétricos (fundamentos, materiais e proteção) / Eriberto 
Alvares, – Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2024.
32 p.
ISBN 978-65-5903-542-7
1. Instalações elétricas industriais. 2. Proteção de equipamentos 
elétricos. 3. Relés de proteção. I. Título.
CDD 621.319 
_____________________________________________________________________________ 
 Raquel Torres – CRB 8/10534
A473s 
© 2024 por Editora e Distribuidora Educacional S.A.
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modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo 
de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Editora e 
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SUMÁRIO
Apresentação da disciplina ___________________________________05
Componentes de instalações elétricas, condutores elétricos, 
aterramento e correção do fator de potência ________________07
Filosofia geral, requisitos básicos e dispositivos principais em 
sistemas de proteção __________________________________________21
Aplicações dos Relés em Sistemas de Potência _______________31
Esquemas, diagramas e análise de desempenho de proteção 
elétrica ________________________________________________________42
SISTEMAS ELÉTRICOS (FUNDAMENTOS, MATERIAIS E 
PROTEÇÃO)
5
 Apresentação da disciplina
Esta disciplina tratará dos principais componentes de instalações 
elétricas industriais, os condutores elétricos, correção do fator de 
potência e proteção de sistemas de potência. Será abordado o uso dos 
relés de proteção e seu papel nas novas tecnologias aplicadas à proteção 
de sistemas de potência, com o advento dos equipamentos de controle 
e automação de processos.
Você poderá aprender também a respeito dos principais conceitos 
regulatórios do sistema elétrico de potência, e relacioná-los com 
os agentes reguladores e fiscalizadores em um contexto focado na 
qualidade de fornecimento de energia elétrica. Conhecerá acerca dos 
elementos que compõem os sistemas elétricos, suas características e 
limitações, com a aplicação das principais técnicas da proteção utilizadas 
nos sistemas elétricos de potência e os equipamentos utilizados para 
esta finalidade.
Conhecerá o dimensionamento dos sistemas de aterramento, 
contemplando os aspectos de projeto, montagem e medição de 
parâmetros, envolvendo inclusive os cálculos da correção do fator de 
potência para as instalações elétricas. Nesse contexto, compreenderá 
mais acerca dos religadores, dos relés e as filosofias de proteção para 
transformadores, motores, geradores, barramentos e capacitores 
(principais elementos presentes nas indústrias).
Por fim, conhecerá os processos de análise, critérios e práticas 
a serem observados nos estudos de proteção para a escolha, o 
dimensionamento e a localização dos equipamentos de proteção contra 
sobrecorrente na rede de distribuição. A intenção é preparar você, 
6
profissional engenheiro(a), para atuar na área de proteção de sistemas 
elétricos, reforçando os aspectos técnicos da função.
Bons estudos!
7
Componentes de instalações 
elétricas, condutores elétricos, 
aterramento e correção do fator 
de potência.
Autoria: Eriberto Alvares
Leitura crítica: Lílian Venturi Pinheiro
 Objetivos
• Conhecer os elementos que compõem os sistemas 
elétricos, suas características e limitações.
• Compreender a importância e o dimensionamento 
de sistemas de aterramento.
• Dimensionar sistemas de aterramento, 
contemplando os aspectos de projeto, montagem e 
medição de parâmetros.
• Realizar os cálculos da correção do fator de potência 
para as instalações elétricas.
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1. Componentes de instalações elétricas e 
os condutores elétricos
As instalações elétricas desempenham um papel vital na infraestrutura 
moderna, fornecendo energia para residências, edifícios comerciais, 
industriais e infraestruturas públicas. Esses sistemas consistem em 
uma série de componentes, que trabalham em conjunto para garantir 
a distribuição segura e eficiente de eletricidade. Desde simples 
interruptores até complexos painéis de distribuição, cada componente 
desempenha um papel específico no funcionamento do sistema como 
um todo.
Neste material, abordaremos os principais componentes das instalações 
elétricas, com o foco naqueles que são essenciais para qualquer projeto 
elétrico.
1.1 Projetos de instalações elétricas e as normas 
técnicas
Antes de conhecer os componentes de instalações elétricas, é necessário 
saber que etapa de projetos de instalações elétricas é muito importante 
para garantir o funcionamento seguro, eficiente e produtivo nas 
operações com os sistemas elétricos.
Os componentes de sistemas elétricos devem fazer parte do projeto 
elétrico, portanto, é importante compreender seus conceitos, pois, além 
de serem muito importantes, certamente será de grande valia a sua 
formação e facilitar seu desenvolvimento profissional.
A função principal de uma norma é estabelecer padrões e regras para 
tratar um tema ou o exercício de uma função. Existem normativas 
estabelecidas para vários tipos de atividades. As normas técnicas para 
9
serviços em eletricidade e segurança do trabalho devem ser seguidas, 
para elaboração segura e confiável dos projetos elétricos.
Imagine se não existissem normas para regulamentar e orientar as 
instalações elétricas? Você acredita que, sem essa padronização, 
conseguiríamos reduzir os riscos e os custos dos projetos elétricos?
Na Figura 1, podemos observar o fluxo para a execução de serviços 
elétricos, que devem ser sempre embasados em normas técnicas, antes 
de sua execução.
Figura 1 – A importância dos projetos baseados em normas técnicas
 
Fonte: elaborada pelo autor.
1.2 Dispositivos de seccionamento e proteção
Os interruptores são os principais componentes de seccionamento, 
portanto podemos dizer que são essenciais nos projetos de instalações 
elétricas. Os interruptores controlam o fluxo de eletricidade em 
diferentes áreas de uma estrutura, permitindo ligar e desligar a corrente 
elétrica, conforme necessário. Os interruptores podem variar em 
complexidade, desde simples interruptores de parede até interruptores 
mais sofisticados, como os de circuito triplo, que permitem controlar 
uma única luz de várias localizações.
Além dos interruptores, os disjuntores são componentes fundamentais 
de uma instalação elétrica. Esse dispositivo de segurança é projetado 
para interromper o fluxo de corrente elétrica, em caso de sobrecarga 
10
ou curto-circuito. Os disjuntores ajudam a proteger os equipamentos 
elétricos e a prevenir incêndios, desempenhando um papel crucial 
na segurança das instalações. Existem outros tipos de dispositivos de 
proteção, tais como: Dispositivos de Proteção Contra Surtos (DPS); DR – 
Dispositivo Diferencial Residual (DR); fusíveis; entre outros.
Sabemos dos perigos que o trabalho com eletricidadeapresenta. Você 
já sentiu ou presenciou alguém tomando um choque elétrico? Os efeitos 
da eletricidade podem causar danos severos à saúde, seja diretamente 
pelas queimaduras, paradas cardíacas, entre outros, ou indiretamente 
por um acidente devido a uma queda em altura.
1.3 Condutores elétricos
Outro componente importante é o condutor ou fio elétrico. Esses 
condutores transportam a eletricidade de um ponto a outro, dentro 
de uma instalação. Os fios elétricos são fabricados com diferentes 
diâmetros e materiais, cada um adequado para diferentes aplicações e 
cargas elétricas. É essencial selecionar o fio elétrico correto para garantir 
a segurança e a eficiência da instalação.
Os condutores elétricos são dotados de materiais que possuem a 
capacidade de permitir o fluxo de eletricidade (corrente elétrica). 
Além disso, possuem elétrons livres capazes de se mover facilmente 
através do material quando uma diferença de potencial é aplicada. 
Internamente, pode ser feito de cobre, alumínio, prata, ouro e ferro, e, 
por fora, pode ou não receber uma capa protetora (dielétrica). Na Figura 
2, podemos observar alguns tipos de cabos condutores de eletricidade.
11
Figura 2 – Condutores elétricos
Fonte: Shutterstock.com. 
Dependendo da necessidade, utilizamos condutores de materiais 
específicos. O cobre é muito utilizado em fios e cabos elétricos, devido 
sua elevada condutividade elétrica e grande resistência à oxidação. O 
alumínio possui aderência no mercado, especialmente em aplicações 
de transmissões de longa distância. A prata e o ouro são os melhores 
condutores de eletricidade, pois possuem uma condutividade elétrica 
muito elevada. Normalmente, são usados em sistemas eletrônicos 
avançados pelo seu alto custo. O ferro também conduz eletricidade e, 
normalmente, é usado em estruturas de aterramento.
1.4 Plugues e tomadas
Além dos componentes básicos, as instalações elétricas, 
frequentemente, incluem tomadas elétricas e plugues. Esses dispositivos 
fornecem pontos de acesso à eletricidade para conectar equipamentos 
e aparelhos elétricos. As tomadas podem variar em design e capacidade 
de carga, e é importante selecionar aquelas que atendam às 
12
necessidades específicas da instalação. As tomadas comuns podem ser 
chamadas de Tomadas de Uso Geral (TUG), normalmente, encontradas 
nos recintos para conectar os plugues dos equipamentos elétricos e 
eletrônicos.
1.5 Eletrocalhas e eletrodutos
Os eletrodutos e as eletrocalhas são elementos importantes para sediar 
e acondicionar os cabos condutores, colaborando ainda mais para a 
elaboração de projetos seguros, eficientes e com os custos condizentes 
com a realidade dos requisitos do cliente, seja residencial, predial ou 
industrial. Abaixo, apresentamos as propriedades e vantagens dos dutos 
elétricos, para sua melhor compreensão:
• Proteção física: os dutos protegem os cabos elétricos contra 
impactos, esmagamentos e outros danos mecânicos, que possam 
ocorrer durante a instalação, manutenção ou uso das instalações 
elétricas.
• Organização: permitem a organização dos cabos elétricos, 
facilitando a identificação e o gerenciamento das conexões 
elétricas. Isso torna a manutenção e a solução de problemas mais 
eficientes.
• Segurança: os dutos de eletricidade ajudam a reduzir os riscos 
de incêndio, curto-circuito e choques elétricos, isolando os cabos 
elétricos e mantendo-os protegidos de contato acidental com 
pessoas ou objetos.
• Flexibilidade: os dutos flexíveis permitem a passagem dos cabos 
elétricos em curvas e contornos, facilitando a instalação em locais 
de difícil acesso ou com trajetos complexos.
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Você já deve ter se deparado com fios e cabos elétricos fora dos 
eletrodutos, soltos pelo piso ou até mesmo em paredes sem nenhuma 
proteção. Imagine o risco que essas instalações estão correndo. Diante 
desse cenário, você consegue compreender a importância desses 
elementos em uma instalação elétrica?
1.6 Quadros de distribuição
Os quadros de distribuição também são peças-chave das instalações 
elétricas. Esses painéis abrigam os disjuntores e outros dispositivos 
de proteção, permitindo a distribuição segura da eletricidade para 
diferentes circuitos dentro de uma estrutura. Os quadros de distribuição 
devem ser instalados por profissionais qualificados e em conformidade 
com os códigos e regulamentos elétricos locais. Na Figura 3, podemos 
observar o interior de um quadro de distribuição de energia elétrica, 
com comandos para distribuição dos circuitos elétricos.
Figura 3 – Quadro de distribuição
Fonte: Shutterstock.com. 
14
1.7 Outros componentes elétricos
Além desses componentes, outros dispositivos, como transformadores, 
estabilizadores de tensão e filtros de linha, podem ser incorporados às 
instalações elétricas para atender a requisitos específicos de energia e 
garantir um fornecimento elétrico estável e confiável.
A parte de iluminação é muito importante para que os ambientes 
possam estar seguros e com conforto visual adequado para a realização 
das atividades. Para isso, encontramos diversos tipos de componentes 
para o sistema de iluminação, tais como: lâmpadas, luminárias, relés 
fotoelétricos, entre outros.
 2. Sistemas de aterramento
O sistema de aterramento é uma ligação intencional à terra (ou 
menor potencial), com a finalidade de escoar correntes indesejadas 
ou perigosas, que podem circular na instalação elétrica, tais como: 
descargas atmosféricas e curto-circuito.
Sendo assim, o objetivo do sistema de aterramento é proteger da 
integridade física das pessoas e dos aparelhos. Dessa forma, o projeto 
de instalação elétrica deve apresentar o dimensionamento do condutor 
de proteção, juntamente com o padrão de entrada, fixando uma haste 
de cobre nu ao lado do padrão de entrada, com comprimento e seção 
especificado pela distribuidora de energia da região. Podemos observar 
na Figura 4, uma haste de aterramento com um condutor de proteção 
conectado.
15
Figura 4 – Sistema de aterramento
Fonte: Shutterstock.com. 
2.1 Condutor de proteção
O condutor de proteção, também conhecido como fio terra ou 
condutor de aterramento (ou PE), é um condutor elétrico utilizado em 
instalações elétricas para garantir a segurança dos usuários e proteger 
equipamentos contra falhas elétricas. Além disso, tem a função de 
criar um caminho de baixa resistência elétrica para desviar correntes 
indesejadas, como correntes de falta ou correntes de curto-circuito, para 
a terra.
O condutor de proteção é, geralmente, identificado pela cor verde ou 
verde/ amarelo, seguindo as normas de identificação de condutores 
elétricos. É conectado a uma haste de aterramento ou a um sistema de 
aterramento adequado, que permite que as correntes indesejadas sejam 
dissipadas com segurança para a terra.
A presença do condutor de proteção é essencial para garantir a 
segurança elétrica das instalações e prevenir riscos de choque 
16
elétrico. Quando ocorre uma falha elétrica, como um curto-circuito, 
o condutor de proteção desempenha um papel crucial ao fornecer 
uma rota alternativa para a corrente elétrica. Isso ajuda a evitar que a 
corrente flua através de partes metálicas expostas, como carcaças de 
equipamentos ou estruturas, que poderiam representar um perigo para 
as pessoas.
2.2 Esquemas de aterramento
Segundo Creder (2016), as redes de distribuição de eletricidade são 
classificadas de acordo com esquemas de aterramento, que variam 
conforme o modo de alimentação e das massas com relação ao terra. Os 
sistemas são classificados segundo um código no formato XYZ, onde:
X = identifica o modo da alimentação em relação ao terra:
T = sistema diretamente aterrado.
I = sistema isolado ou aterrado por impedância.
Y = identifica o modo das massas da instalação com relação ao terra:
T = massas diretamente aterradas.
N = massas ligadas ao ponto de alimentação, onde é feito o 
aterramento.
Z = disposição dos condutores neutro e de proteção:
S = condutores neutro e de proteção separados.
C = neutroe de proteção combinados em um único condutor (PEN).
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De acordo com Creder (2016), o esquema TN tem um ponto de 
alimentação aterrado diretamente, onde as massas estão conectadas 
nesse ponto pelos condutores de proteção. A corrente de falta direta 
fase-massa é uma corrente de curto-circuito. O esquema TT tem um 
ponto de alimentação aterrado, estando as massas da instalação 
ligadas a pontos de aterramento distintos do ponto de aterramento 
da instalação. A corrente de falta direta fase-massa é menor que a 
corrente de curto-circuito, mas pode produzir tensões de contato muito 
perigosas. O esquema IT não possui nenhum ponto da alimentação 
aterrado (é um sistema isolado ou aterrado através de impedância), 
porém, as massas da instalação encontram-se aterradas. As correntes 
de falta fase-massa não são muito altas a ponto de causar tensões 
de contato perigosas. Esses sistemas não devem possuir o neutro na 
instalação, mas é obrigatória a utilização de dispositivo supervisor de 
isolamento (DSI) com alarmes.
 3. Correção do fator de potência
A correção do fator de potência é importante ocorrer, pois, caso 
contrário, gera cobrança de valores adicionais pelas distribuidoras de 
energia elétrica, devido ao excedente de demanda reativa e consumo 
de energia reativa. Sendo assim, quando o fator de potência estiver 
baixo, oferece uma sobrecarga no sistema elétrico (cabos condutores, 
transformadores etc.) além de gerar perdas, quedas de tensão e 
desgaste em equipamentos de manobra e proteção na rede elétrica. 
As máquinas, que, normalmente, colaboram para reduzir o fator de 
potência, são: motores de indução, retificadores, transformadores 
de potencial, reatores eletromagnéticos das lâmpadas fluorescentes, 
equipamentos eletrônicos, entre outros.
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Para a correção do fator de potência, Creder (2016) indica que o 
método mais difundido para a correção do fator de potência consiste 
na instalação de bancos de capacitores em paralelo com a rede elétrica, 
por conta de seu baixo custo de implantação e por serem equipamentos 
estáticos com custo de manutenção baixo. A aplicação de motores 
síncronos superexcitados até pode ajudar a redução do fator de 
potência, mas o custo de implantação é muito alto.
A potência em Watts está ligada às resistências elétricas, porém, os 
aparelhos elétricos também são compostos por capacitores e indutores. 
Para esses demais componentes, encontramos a potência reativa (Q) 
cuja unidade é o Volt Ampere Reativo (VAR). Fazendo a combinação 
dessas duas potências elétricas, obtemos a potência aparente (S), 
cuja unidade de medida é o Volt Ampere (VA). A Figura 5 apresenta a 
representação gráfica para as relações das potências.
Figura 5 – Triângulo de potências
Fonte: elaborada pelo autor.
O triângulo das potências é um triângulo retângulo, onde temos as 
relações trigonométricas por meio das equações:
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Conectando à realidade:
Situação: instalações elétricas em um galpão recém-construído.
Imagine que você está trabalhando em uma fábrica, que, recentemente, 
construiu um novo galpão, com a finalidade de expandir a linha de 
produção de aerossóis. Nesse caso, é importante conhecer as demandas 
dos equipamentos que ali serão instalados, bem como os tipos de 
atividades a serem realizadas. Tudo isso com o objetivo de realizar as 
instalações elétricas e liberar o novo galpão para as novas atividades 
produtivas. Com base nos conhecimentos adquiridos na disciplina, 
você poderá ser capaz de desenvolver um plano de ação para definir 
os principais componentes de uma instalação elétrica e saber quais os 
equipamentos que colaborarão para a redução do fator de potência.
Aplicabilidade:
• Realizar um projeto de instalações elétricas baseado nas 
normas técnicas e de segurança do trabalho, com o objetivo de 
desenvolver os serviços elétricos de modo seguro e confiável.
• Incluir, no projeto elétrico, o sistema de aterramento ideal para a 
instalação da edificação.
20
• Utilizar técnicas cálculo de fator de potência para saber se será 
preciso realizar sua correção.
 Referências
COTRIN, A. A. M. B. Instalações elétricas. 4. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2003.
CREDER, H. Instalações elétricas. 16. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
MONTICELLI, A. J.; GARCIA, A. Introdução a sistemas de energia elétrica. 2. ed. 
Campinas: UNICAMP, 2011.
MAMEDE FILHO, J. Manual de equipamentos elétricos. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2022.
MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2011.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de potência. 
Rio de Janeiro: LTC, 2011. 
21
Filosofia geral, requisitos básicos 
e dispositivos principais em 
sistemas de proteção
Autoria: Eriberto Alvares
Leitura crítica: Lílian Venturi Pinheiro
 Objetivos
• Compreender os funcionamentos dos elementos da 
proteção.
• Conhecer as principais técnicas da proteção 
utilizadas nos sistemas elétricos de potência e os 
equipamentos utilizados para este fim.
• Entender os relés de proteção e as filosofias de 
proteção para transformadores, motores, geradores, 
barramentos e capacitores.
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 1. Filosofia geral e requisitos básicos em 
sistemas de proteção
A proteção do sistema elétrico é importante para indústria da 
eletricidade, portanto, é necessário conhecer sua filosofia e requisitos 
básicos. Sendo assim, é importante reforçar os conceitos de redes 
de transmissão e de redes de distribuição. Precisamos conhecer as 
principais falhas que ocorrem no sistema elétrico, com o foco na falha 
mais severa: o curto-circuito.
1.1 Filosofia geral da proteção
O objetivo da proteção em um sistema elétrico é fazer com que seja 
capaz de propiciar um nível de serviço confiável, com mais continuidade, 
e com custos operacionais menores, sem perder a qualidade e a 
segurança, com interrupção da energia apenas em situações extremas 
ou arriscadas.
O objetivo da coordenação nos sistemas elétricos é assegurar que 
operem com segurança e confiabilidade. Para aplicar esses conceitos, 
é necessário conhecer previamente as zonas primárias de atuação da 
proteção. Após esse conhecimento, é possível realizar a coordenação 
dos sistemas para ter a proteção de retaguarda (ou backup), ou seja, 
caso o sistema de proteção de alguma zona não atue, o sistema da zona 
ao lado deve entrar em ação, de forma temporizada, evitando, assim, a 
disseminação da falha. Para chegarmos à compreensão clara da filosofia 
da proteção, precisamos ter um conhecimento amplo sobre a estrutura 
do sistema de proteção, bem como das principais falhas do sistema 
elétrico de potência, dos requisitos básicos do esquema de proteção e 
da coordenação seletiva (Mamede Filho, 2011).
23
1.2 Requisitos básicos em sistemas de proteção
As exigências de operação de um sistema de proteção são as bases 
para determinar seus requisitos básicos e o elemento principal desse 
processo é o relé. Os termos, normalmente, utilizados nesse processo 
de definição de seus requisitos, são: seletividade, sensibilidade, 
disponibilidade, segurança e confiabilidade.
Nesse cenário, procura-se adotar um sistema de proteção que seja 
sensível o bastante para atuar na detecção das falhas, com a menor 
corrente de curto-circuito em uma condição de operação real. Precisa 
ser dotado de capacidade para selecionar, em um determinado estado 
de operação, apenas o está apto a atuar, ou seja, deve operar apenas 
nos estados de atuação que são determinados.
O sistema deve ser ágil o bastante para atuar na velocidade necessária, 
pois o objetivo principal do esquema de proteção é atuar o mais rápido 
possível, removendo a parte do sistema que está em falha, de modo a 
reduzir o impacto no fornecimento de energia elétrica. Dessa forma, 
sensibilidade e seletividade são primordiais para assegurar que os relés 
e os disjuntores possam ser acionados de forma adequada.
A confiabilidade do esquema de proteção é um requisito básico, pois 
quando a proteção não atua corretamente, podemos considerar que 
o sistemanão se encontra eficiente. Sendo assim, é importante que 
o sistema de proteção esteja projetado de forma confiável, e que a 
aplicação, instalação, comissionamento e manutenção asseguram o 
funcionamento pleno da sua capacidade (Mamede Filho, 2011).
Podemos garantir que um esquema de proteção seja disponível, quando 
estiver confiável e que possa garantir que realizará sua tarefa a qualquer 
momento. O sistema considerado seguro é para o caso de não atuar 
em qualquer tipo de falha. Dessa forma, disponibilidade, confiabilidade 
24
e segurança, estão relacionadas entre si e sua adequada aplicação gira 
em torno da escolha correta de todos os seus principais elementos, tais 
como: Transformadores de Corrente (TCs); Transformadores de Potência 
(TPs); disjuntores; fusíveis; relés; sistema SCADA; entre outros. Na Figura 
1, temos uma subestação com os sistemas de proteção.
Figura 1 – Vista aérea de uma subestação de energia elétrica 
confiável 
Fonte: Shutterstock.com.
 2. Fusíveis e religadores
Os fusíveis também são importantes, mas quando atuam, precisam ser 
substituídos. Conheceremos cada um deles a seguir.
25
2.1 Fusíveis
O fusível é um dispositivo projetado para proteger os circuitos elétricos 
e se funde quando percorrido por uma corrente superior à que foi 
projetado, gerando o desligamento da rede elétrica (Mamede Filho, 
2011).
Para os sistemas primários, ou seja, para proteção de subestações 
industriais de pequeno porte, utilizamos fusíveis primários para 
interrupção de correntes de curto-circuito. O elo fusível é utilizado 
para proteções contra sobrecorrente redes primárias de distribuição. 
Consideramos eficiente o elo fusível, se atender aos seguintes 
parâmetros: 1) manter a rede elétrica sob falha completamente isolada 
ao romper seu elemento interno; 2) eliminar completamente o arco 
elétrico gerado no instante da fusão de seu elemento interno; 3) manter 
sem centelhamento e aberta a rede elétrica, mesmo que ainda esteja 
presente em seus terminais uma tensão nominal.
Na Figura 2, temos um elo fusível no topo de um poste. Observe!
Figura 2 – Chave e elo fusível montados em um poste de distribuição
Fonte: Shutterstock.com. 
26
O elo fusível tem uma classificação de acordo com a velocidade (Speed 
Ratio–SR), também chamada de relação de rapidez. O SR é definido 
por meio da razão do tempo da corrente mínima de fusão (0,1s) e da 
corrente mínima de fusão (300s) (Mamede Filho, 2011).
As classificações dos fusíveis são designadas pelos tipos: K – Rápidos 
com SR, apresentado entre 6s e 8s. A sua capacidade de sobrecarga 
(sobrecorrente) do valor nominal é de 50%; T – Lentos com SR, de 10s a 
13s. Atendem a uma sobrecarga (sobrecorrente) de 50% e H – Suportam 
sobrecorrentes muito elevadas e, mesmo assim, garantem alta 
temporização na operação. Sendo assim, são conhecidos como fusíveis 
muito lentos.
Temos curvas características para cada tipo de fusível, na Figura 3, 
apresentamos um gráfico genérico das curvas características dos elos 
fusíveis.
Figura 3 – Curva genérica dos dispositivos tipo elos fusíveis
Fonte: elaborada pelo autor.
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2.2 Religadores
O religador tem a função de detectar condições em sobrecorrente, 
isolar o circuito, caso a sobrecorrente persista depois de um período de 
tempo, e, após a realização de verificações, religar o circuito de modo 
automático. Sendo assim, interrompem de forma automática a corrente 
elétrica, conforme o limite de ações de abertura e fechamento da rede 
elétrica quando ocorre uma falha. Normalmente, são usados nas redes 
aéreas de distribuição das distribuidoras de eletricidade, pois colaboram 
para minimizar as falhas transitórias, ou melhor, as falhas que se 
apresentam momentaneamente (Mamede Filho, 2011).
Os ajustes se baseiam na sequência de operação, tempo de religamento 
e o tempo de rearme. O tempo de rearme ocorre conforme a equação 
abaixo:
Tre = 1,10 × Tto + 1,15 × Tti
Onde:
Tre–Tempo de rearme em segundos; Tto–Tempo total das operações de 
abertura, levando em conta a corrente mínima de acionamento; Tti–
Tempo total dos intervalos de religamento.
O religador trabalha juntamente com o elo fusível, porém, nas duas 
primeiras tentativas, o religador deve atuar na esperança de que a 
falha seja transitória, ou seja, se o que causou a falha seja retirado 
normalmente. A partir da terceira ou quarta tentativa de religamento, o 
elo fusível deve atuar caso ocorram as condições térmicas das correntes 
de curto-circuito.
Observe, na Figura 4, um exemplo de atuação do religador em conjunto 
com o elo fusível.
28
Figura 4 – Atuação do religador e do elo fusível em caso de falhas
Fonte: elaborada pelo autor.
 3. Relés de proteção
Os tempos de atuação na coordenação dos relés de sobrecorrente 
podem variar conforme o nível de corrente. Conforme a norma NBR 
14.039, precisa ser instalado um dispositivo localizado entre o ponto 
de entrega da energia e a origem da instalação, a fim de proteger a 
instalação de média tensão.
A proteção é feita com disjuntores, acionados por relés secundários 
e dotados de unidades temporizadas com fase e neutro. Os relés de 
proteção contra sobrecorrente também são utilizados para proteger 
circuitos terminais, pois os tempos de operação necessários são 
inversamente proporcionais às correntes que fluem no circuito para 
atender as cargas, tais como: geradores, motores, capacitores e 
reatores. Os relés primários atuam mecanicamente por varetas isolantes 
sobre o disjuntor. No caso dos relés secundários, fecham contatos 
internamente para acionar os disjuntores, com uma fonte externa. Os 
tipos de relés mais usados são os fluidodinâmicos, pois são dispositivos 
robustos e que apresentam um custo mais baixo. Abaixo, temos a 
equação que rege sua corrente de regulação:
Ia = (1,3 a 1,5) × Itr (A)
29
Onde:
Ia–Corrente de regulação dos relés em amperes (A).
Itr–Somatório das correntes nominais primárias em amperes (A).
Os relés estáticos de sobrecorrente instalador em caixa metálica são 
para evitar a interferência de campos eletromagnéticos. Além disso, 
possuem transformadores de corrente, circuitos eletrônicos (controle 
de atuação) e sistema mecânico de saída para atuar conforme a lógica 
eletrônica. Os relés digitais secundários de sobrecorrente protegem 
o sistema elétrico e armazenam dados, que permitem a interligação 
com um computador preparado para receber esses dados, processá-
los e emitir ordens baseadas neles. São dotados de proteção contra 
sobrecorrente de fase e de neutro, proteção contra falha de disjuntor, 
registro de eventos, curvas de operação, ajustes de parâmetros e 
comunicação com o computador (sistema supervisório). 
Conectando à realidade:
Situação: Proteção das instalações elétricas em uma subestação 
industrial.
Imagine que você está trabalhando em uma indústria de laticínios e que, 
após construir um novo galpão, precisará incluir sistemas de proteção 
em sua nova subestação. O objetivo é realizar uma proteção adequada 
do sistema elétrico da fábrica de laticínios e oferecer segurança para 
pessoas e equipamentos. Com base nos conhecimentos adquiridos, você 
poderá ser capaz de definir qual é o tipo de equipamento para proteção 
de sobrecorrentes para instalar na subestação, com o objetivo de 
proteger as cargas internas da sua fábrica.
30
Aplicabilidade:
• Nesse caso, aplicar os relés de sobrecorrente, além dos 
disjuntores, chaves seccionadoras e elos fusíveis. Podemos adotar 
o tipo de relé primário de ação direta, o fluidodinâmico (estático) 
pois são dispositivos robustos e apresentam um custo mais 
baixo e atendem bem ao seu propósito, pois, apesar de serem 
de uma tecnologia obsoleta e não serem mais fabricados, ainda 
encontramos os relés primários de ação direta em instalações 
industriais.
• Assegurar que o sistema de aterramento está adequado para a 
instalação da edificação.
 Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14.039: instalações elétricas 
de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV. Riode Janeiro: ABNT, 2005.
CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. São Paulo: E. 
Blücher, 1977.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de potência. 
Rio de Janeiro: LTC, 2011.
PAPENKORT, F. Esquemas elétricos de comando e proteção. 2. ed., rev. e ampl. 
São Paulo: EPU, 1989.
SATO, F.; FREITAS, W. Análise de curto-circuito e princípios de proteção em 
sistema de energia elétrica: fundamentos e prática. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.
SILVA, E. C. Proteção de sistemas elétricos de potência: guia prático de ajustes. 1. 
ed. Rio de Janeiro: Quality mark, 2014.
ZANETTA JR., L. C. Fundamentos de sistemas elétricos de potência. 1. ed. São 
Paulo: Livraria da Física, 2006.
31
Aplicações dos Relés em Sistemas 
de Potência
Autoria: Eriberto Alvares
Leitura crítica: Lílian Venturi Pinheiro
 Objetivos
• Entender os relés de proteção e as filosofias de 
proteção para transformadores, motores, geradores, 
barramentos e capacitores.
• Analisar os critérios e práticas a serem observados 
nos estudos de proteção para a escolha, 
dimensionamento e localização dos equipamentos 
de proteção contra sobrecorrente na rede de 
distribuição.
• Conhecer as principais técnicas da proteção 
utilizadas nos sistemas elétricos de potência e os 
equipamentos utilizados para este fim.
32
1. Aplicações específicas dos relés em 
sistemas de potência
Normalmente, os sistemas de controle aplicam relés para proteção 
das instalações elétricas de potência, promovendo a separação 
galvânica entre os circuitos elétricos na presença de falhas, tais como: 
sobrecargas, correntes irregulares e outros problemas.
Nos casos de subestações superiores a 300kVA, a norma NBR 14.039 
(ABNT, 2005) define que a proteção geral deve ocorrer por meio de um 
disjuntor que atua exclusivamente através dos relés secundários. Dessa 
forma, a proteção atua no sistema, de modo a prover o isolamento do 
circuito elétrico onde se encontra em falha, evitando que o resto do 
sistema sofra as mesmas consequências. Entretanto, para que o sistema 
elétrico não fique indisponível, além da proteção, é muito importante 
possuir o maior número de dados do sistema elétrico (Mamede Filho, 
2011).
Na Figura 1, verificamos que coletar esses dados no campo ou por meio 
de modo remoto, poderá ajudar na segurança do sistema elétrico.
33
Figura 1 – Operador do sistema elétrico, coletando dados dos 
equipamentos
Fonte: Shutterstock.com. 
1.1 Requisitos para a aplicação de relés
Temos cinco requisitos básicos para a implementação dos relés, 
conforme abaixo descrito:
• Confiabilidade: assegurar que a proteção atuará adequadamente.
• Seletividade: garantir a alta continuidade do serviço, com o 
mínimo de desconexão possível do sistema.
• Velocidade de operação: que a duração da falta seja a menor 
possível, causando o mínimo dano no equipamento e promovendo 
uma baixa instabilidade no sistema elétrico.
34
• Simplicidade: possuir o mínimo de dispositivos ou circuitos para 
que se possa atingir os objetivos da proteção.
• Economia: oferecer a máxima proteção com o menor custo 
possível.
Os relés de proteção precisam ser testados regularmente para garantir 
que estejam funcionando corretamente e possam desempenhar sua 
função de proteger o sistema elétrico contra falhas e sobrecargas. Os 
testes regulares de relés de proteção são uma prática essencial para 
garantir a operação segura e confiável do sistema elétrico. Na Figura 2, 
podemos observar um relé acoplado a um equipamento para realizar 
seus testes e calibrações.
Figura 2 – Relé de proteção sendo submetido aos testes e as 
calibrações
Fonte: Shutterstock.com.
35
1.2 Classificação dos relés de proteção
Os relés podem ser classificados pelas grandezas elétricas as quais são 
sensibilizados, ou seja, as grandezas elétricas que medem conforme as 
descrições abaixo:
• Relés de tensão: proteções sobre e de subtensão.
• Relés de corrente: aplicados nos sistemas elétricos na proteção de 
sobrecargas e curto-circuitos.
• Relés de frequência: operam no desligamento dos disjuntores, que 
atuam quando ocorre uma diferença no valor predeterminado 
pelo operador do sistema elétrico.
• Relés direcionais: uso obrigatório em instalações de grande porte, 
onde o abastecimento de energia elétrica ocorre por duas ou mais 
fontes. Esses relés detectam o fluxo reverso de corrente elétrica no 
circuito a ser protegido.
• Relés de impedância: normalmente, são usados para proteger as 
linhas de transmissão, especialmente pelas distribuidoras.
Na Figura 3, podemos observar as possibilidades de uso e integrações 
dos vários tipos de relés de proteção para sistemas elétricos de média 
tensão.
36
Figura 3 – Tipos de relés de proteção para média tensão
Fonte: elaborada pelo autor.
2. Relés térmicos e de proteção de fase
Para os relés de proteção de fase, a menor corrente de falha, que não 
está relacionada com a terra, é a corrente bifásica de curto-circuito. 
Para os relés destinados à proteção de neutro, a menor corrente de 
curto-circuito é aquela resultante de um defeito monopolar à terra com 
elevada impedância. Nesse caso em particular, para transformadores 
conectados em triângulo no primário e ligados em estrela no secundário, 
com o neutro aterrado, as correntes de falha à terra adotam valores 
desprezíveis, pois não farão com que os relés de neutro atuem, 
ajustados convenientemente para correntes da ordem de uma dezena 
de ampères, muito distante do valor mínimo da corrente de falha.
Isso é comum em redes de distribuição aéreas, onde o condutor no solo 
possui uma resistência de contato superficial elevada. Esse é o exemplo 
que se aplica em ruas asfaltadas, quando o condutor encosta em galhos 
de árvores que cresceram embaixo de uma rede aérea (Mamede Filho, 
2011).
37
2.1 Relés térmicos
Os relés térmicos, normalmente, são utilizados na proteção contra 
sobrecarga e curto-circuito de motores. Os dispositivos usados 
compreendem: fusíveis de ação retardada em todos os condutores 
do ramal não ligados à terra, chaves magnéticas com relés térmicos 
(disjuntores), usados na partida e proteção dos motores. Os relés são 
instalados nos condutores-fase dos circuitos monofásicos ou em duas 
fases de um ramal trifásico. No caso de relés térmicos não ajustáveis, 
para motores, cuja elevação de temperatura seja de 40oC ou com 
Fator de Serviço (FS) maior ou igual a 1,15, a capacidade nominal dos 
dispositivos de proteção deve ser 125% da corrente nominal do motor e 
de 115% nos demais casos (Mamede Filho, 2011).
2.2 Relés de proteção de fase
Os relés de sobrecorrente de indução são utilizados para a proteção 
de diferentes elementos do circuito, e os ajustes necessários devem 
satisfazer às características particulares do sistema que precisa receber 
proteção. Os relés nessa configuração são usados para proteger a fase e 
o neutro do sistema.
Pode ser dispensada uma unidade de fase, por exemplo, a da fase B, 
sem que sejam modificadas as condições de atuação da proteção, a não 
ser que ocorra a falha em um relé. Grande parte das instalações utiliza 
três relés de fase, ficando uma unidade para contingência (Mamede 
Filho, 2011).
Os relés de distância de admitância são usados na proteção de fase de 
linhas de transmissão longas. Do mesmo modo que os relés de distância 
de impedância, os relés de distância de admitância são sensíveis à 
resistência de arco, por causa da corrente de curto-circuito. Os relés de 
38
distância de admitância são também conhecidos como relés MHO (que 
significa o contrário de Ohm).
3. Relés de proteção de média tensão 
(cabines primárias)
Relés de sobrecorrente primários são chamados também de relés de 
ação direta. Os relés primários, atualmente, não são aceitos pela norma 
brasileira NBR 14039 para a proteção geral de unidades consumidoras 
supridas em média tensão. No entanto, são utilizados na proteção das 
demais partes ou componentes dos sistemas de média tensão internos 
à unidade consumidora.
A grande vantagemdos relés primários diz respeito ao seu preço 
acessível e a poder operar sem a necessidade de uma fonte externa, 
normalmente, de custo mais elevado. Como principal desvantagem, 
não é possível conectar os relés primários no esquema de proteção de 
neutro utilizado na proteção contra curtos-circuitos fase-terra, tal como 
ocorre com os relés secundários (Mamede Filho, 2011).
As proteções de sobrecorrente, que, atualmente, substituem os relés 
primários são os relés de sobrecorrente digitais secundários, acionados 
por dispositivo capacitivo (normalmente chamado de trip capacitivo), 
atendem aos requisitos da norma (NBR 14039). Com o advento desse 
tipo de proteção, os relés de sobrecorrente primários foram perdendo 
mercado. No entanto, existem ainda milhares de disjuntores em 
operação utilizando relés primários (Mamede Filho, 2011).
Os disjuntores projetados para atuar com relés primários possuem 
mecanismo articulado e não se adaptam com certa facilidade com 
os relés secundários. Para essas situações, podemos aplicar os relés 
39
primários dos tipos fluidodinâmicos, eletromagnéticos e estáticos 
ou eletrônicos, adotados em subestações de média tensão. Os relés 
fluidodinâmicos e eletromagnéticos, os seus princípios de atuação se 
referem à ação de um campo magnético gerado por uma bobina de 
corrente. Em relação aos princípios de retardo ou temporização, são 
distintos.
A Figura 4 apresenta um gráfico com as curvas A e B, características para 
as atuações dos relés de proteção do tipo fluidodinâmicos.
Figura 4 – Curvas características tempo versus corrente dos relés 
fluidodinâmicos
Fonte: adaptado de Mamede Filho (2011).
40
Conectando à realidade:
Situação: Proteção das instalações elétricas em uma cabine primária.
Imagine que você está trabalhando em uma fábrica de cimento e, 
após um longo período de operação, os relés da cabine primária 
apresentaram problemas de coordenação e falharam diversas vezes em 
sua atuação. Para elucidar esse caso, é necessário rever os requisitos 
básicos para aplicação dos relés. Tudo isso com o objetivo de realizar 
uma ação assertiva no restabelecimento da proteção do sistema 
elétrico da fábrica de cimento e salvaguardar a integridade das pessoas 
e dos equipamentos. Com base nos conhecimentos adquiridos na 
disciplina, você poderá ser capaz de definir qual ação a ser adotada 
para restabelecer o funcionamento do equipamento para proteção de 
sobrecorrentes para a instalação da cabine primária, que se trata do relé 
de proteção.
Aplicabilidade:
• Nesse caso, aplicar equipamentos de teste e calibração para o relé de 
proteção que está apresentando a falha em sua coordenação.
• Dessa forma, podemos realizar os ajustes na coordenação e as 
calibrações adequadas para que o relé primário de ação direta possa 
operar adequadamente e voltar a garantir a confiabilidade, seletividade e 
sua velocidade de operação.
• Assegurar que os testes ocorram de forma regular para que os relés 
de proteção possam garantir a operação segura e confiável do sistema 
elétrico.
41
Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14.039: instalações elétricas 
de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV. Rio de Janeiro: ABNT, 2005.
CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. São Paulo: E. 
Blücher, 1977.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de potência. 
Rio de Janeiro: LTC, 2011.
PAPENKORT, F. Esquemas elétricos de comando e proteção. 2. ed., rev. e ampl. 
São Paulo: EPU, 1989.
SATO, F.; FREITAS, W. Análise de curto-circuito e princípios de proteção em 
sistema de energia elétrica: fundamentos e prática. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.
SILVA, E. C. Proteção de sistemas elétricos de potência: guia prático de ajustes. 1. 
ed. Rio de Janeiro: Quality mark, 2014.
ZANETTA JR., L. C. Fundamentos de sistemas.
42
Esquemas, diagramas e análise de 
desempenho de proteção elétrica.
Autoria: Eriberto Alvares
Leitura crítica: Lílian Venturi Pinheiro
 Objetivos
• Saber aplicar as principais técnicas da proteção 
utilizadas nos sistemas elétricos de potência e os 
equipamentos utilizados para este fim.
• Conhecer e entender os funcionamentos dos 
elementos da proteção.
• Analisar os critérios e práticas a serem observados 
nos estudos de proteção para a escolha, 
dimensionamento e localização dos equipamentos 
de proteção contra sobrecorrente na rede de 
distribuição.
43
1. Esquemas e diagramas de proteção 
elétrica
Um esquema de proteção define o desenvolvimento de um 
planejamento de proteção para a instalação elétrica. Sendo assim, 
devemos determinar os dispositivos que atuarão, definindo suas 
configurações e valores de ajustes, de modo que possam responder 
corretamente às falhas que oportunamente venham a ocorrer no 
sistema (Mamede Filho, 2011).
1.1 Proteção contra choques elétricos
A NBR 5410 (ABNT, 2004) preconiza as proteções mais importantes e 
que levam às regras de proteção dos componentes, equipamentos, 
instalações e produtos para evitar os choques elétricos. Essa norma 
define que os elementos submetidos a tensão elétrica, que chamamos 
de partes vivas (potencialmente perigosas), devem ser inacessíveis para 
as pessoas e objetos. Áreas condutivas acessíveis, como, por exemplo, 
as massas dos elementos dos dispositivos, não devem oferecer risco de 
contato, que possa ocorrer choque elétrico ou curto-circuito (Mamede 
Filho, 2011). As proteções implementadas contra os choques elétricos 
podem ser definidas em dois tipos, conforme abaixo:
• Proteção básica: assegura proteção nas condições normais 
de operação dos sistemas, dispositivos, instalações, produtos, 
equipamentos, entre outros.
• Proteção supletiva: promove uma proteção, caso ocorra uma 
falha a proteção básica.
A proteção básica em atuação com a supletiva é tratada pela NBR 
5410 (ABNT, 2004) e se aplica para os componentes, os equipamentos 
44
elétricos ou para os projetos das instalações. A equipotencialização 
de instalações elétricas é uma medida de proteção extremamente 
importante. Um condutor conectado à terra, em todas as massas (todos 
os circuitos) assegura a equipotencialização (Mamede Filho, 2011).
1.2 Esquemas de proteção elétrica
Antes de tudo, devemos levar em conta as premissas (requisitos) abaixo 
para a aplicação de um esquema de proteção para a instalação elétrica:
• Seletividade: atuação da proteção em separar a parte em falha do 
circuito.
• Confiabilidade: confere confiabilidade de operação para o sistema 
elétrico.
• Sensibilidade: escolhe a faixa de atuação do dispositivo de 
proteção.
• Zonas de atuação: definir se é interna ou externa à zona 
protegida.
• Velocidade: menor velocidade de atuação possível.
• Automação: operar automaticamente quando for acionado pelas 
grandezas que o sensibilizam, e retornar sem a ação humana.
45
Figura 1 – Requisitos para adoção de um esquema de proteção
Fonte: elaborada pelo autor.
A NBR 5.410 (ABNT 2004) apresenta e define os principais esquemas 
de alimentação das instalações elétricas de baixa tensão em Corrente 
Alternada (CA):
• Monofásico: dois condutores (fase-neutro ou fase-fase) ou três 
condutores (duas fases e um neutro).
• Bifásico: três condutores (duas fases e um neutro).
46
• Trifásico: três condutores (três fases) ou quatro condutores (três 
fases e um neutro).
Para os sistemas elétricos em Corrente Alternada (CA), a carga e o tipo 
de instalação, ou seja, sistema monofásico a dois e três condutores e 
trifásico a três, quatro e cinco condutores (Mamede Filho, 2011).
Dessa forma, os esquemas citados se originam pela ligação do circuito 
em estrela, com o ponto do neutro aterrado nas configurações abaixo:
• Quatro condutores: 220 Y / 127 V; 380 Y / 220 V; 440 Y / 254 V; 208 
Y/120 V.
• Três condutores: 440 V; 380 V; 220 V.
• Dois condutores: 127 V; 220 V.
A NBR 5410 (ABNT, 2004) utiliza as letras T, I e N, e as letras
eventuais S e C na classificação dos esquemas, conforme o sistema de 
aterramento das instalações, onde:
• T:ponto diretamente aterrado (com o “T” na primeira letra, onde a 
alimentação em relação ao terra). Na segunda letra: as massas são 
diretamente aterradas (as massas em relação ao terra).
• I: na primeira letra–Isolação das partes vivas para o terra ou 
aterramento por meio de uma impedância (alimentação em 
relação ao terra).
• N: na segunda letra–Massas conectadas diretamente no ponto de 
alimentação e aterramento no ponto neutro (massas em relação 
ao terra).
• S: funções de neutro e proteção por condutores diferentes.
47
• C: funções de neutro e proteção juntas em apenas um condutor.
Para exemplificar a classificação de circuitos para o sistema de 
aterramento TN, com os tipos TN-S, onde o condutor neutro e o 
condutor de proteção são distintos, o TN-C, onde as funções de neutro 
e de proteção são unificadas em um único condutor, e TN-C-S, onde 
as funcionalidades de neutro e de proteção são unidas em um único 
condutor em parte do sistema, como podemos observar na Figura 2. 
O sistema TN determina um ponto aterrado diretamente e as massas 
conectadas neste mesmo ponto através dos condutores de proteção 
(Mamede Filho, 2011).
Figura 2 – Esquema de ligação TN-C-S
Fonte: adaptada de Mamede Filho (2011).
Para o sistema TT, a conexão de alimentação da instalação elétrica é 
aterrada diretamente e as massas são conectadas aos eletrodos, como 
podemos observar na Figura 3. No caso do sistema IT, não possui ponto 
de alimentação aterrado diretamente.
48
Figura 3 – Esquema de ligação TT: (a)–massas conectadas a um terra 
único e (b)–massas ligadas em terras distintos
Fonte: adaptada de Mamede Filho (2011).
2. Análise de desempenho das proteções
A análise do desempenho das instalações elétricas conduz à melhoria 
do consumo e dos gastos de energia. O processo passa por conhecer 
os parâmetros de qualidade de energia, identificar os agentes 
fiscalizadores, as interrupções mais comuns nos sistemas elétricos, 
a ciência energética nas instalações elétricas e os dados de consumo 
(Mamede Filho, 2011).
2.1 Agentes regulatórios e fiscalizadores
A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) é responsável pela 
regulação, fiscalização, processo tarifário, políticas e regras para 
exploração de energia elétrica e órgão conciliador da transmissão, 
distribuição e comercialização de energia e o consumidor final. A ANEEL 
determina os padrões de qualidade do atendimento e de segurança 
dos serviços de energia. Por meio de indicadores sobre disponibilidade 
do sistema de transmissão, se definem as regras para determinar a 
qualidade da transmissão.
49
Interrupções e indicadores de qualidade
As principais falhas recorrentes nos sistemas elétricos são os curtos-
circuitos e sobrecargas. A análise dessas falhas permite a atuação efetiva 
para evitar a interrupção do sistema elétrico ou reduzir o tempo para 
retomar o sistema, pois é uma ferramenta para a melhoria dos índices 
de qualidade dos agentes de energia elétrica. Na Figura 4, podemos 
observar um exemplo dos elementos que compõem o sistema elétrico 
brasileiro, da direita para a esquerda, onde temos o sistema de geração, 
a transmissão e a distribuição para os clientes, que também podem ser 
micro ou minigeradores (solar).
Figura 4 – Sistema elétrico brasileiro
Fonte: Shutterstock.com. 
Os elementos do sistema elétrico acompanham e avaliam atentamente 
todas as interrupções e o máximo de dados obtidos dos eventos dos 
sistemas é usado no planejamento operacional para melhoria da 
qualidade do fornecimento de energia elétrica (Mamede Filho, 2011).
50
O clima é um dos principais agentes de interrupção, portanto, as 
interrupções variam conforme as estações do ano. Os principais 
dados das interrupções são classificados por sua origem, causa e 
duração (Mamede Filho, 2011), onde: 68% ocorrem na geração; 10% 
na transmissão e 7% na subestação; 48% surgem por fenômenos 
naturais; 12% por falhas em equipamentos e 9% por erros humanos; 
e 57% têm duração entre um a três minutos. Sendo que 21% duram 
cerca de três a quinze minutos. O controle dos dados das interrupções 
evita as elevações dos custos financeiros (perda de faturamento pela 
distribuidora) e sociais (gerando custos para o cliente final).
3. Proteção, equipamentos de controle e 
automação de processos
Além dos sistemas produtivos industriais, os sistemas elétricos também 
usam a automação para gerenciar as subestações, através de unidades 
de aquisição e controle de dados (Mamede Filho, 2011).
3.1 Controle de processos e sistemas
Automatizar um processo promove confiabilidade, produtividade, 
qualidade e flexibilidade. O processo automatizado determina a melhor 
ação a ser executada, partindo de um modelo matemático que define 
as características do sistema que precisa ser automatizado. Na Figura 
5, podemos observar a representação em diagrama de blocos de um 
sistema de automação.
51
Figura 5 – Sistema de automação em diagrama de blocos
Fonte: elaborada pelo autor.
3.2 Automação na proteção de sistemas elétricos
As informações de um processo são recebidas pelas Unidades 
de Aquisição de Dados (UAD). Assim, o sistema de controle envia 
mensagens para acionar a UAD. As UAD podem ser Unidades de 
Aquisição de Dados e Controle (UADC) ou Unidades Dedicadas (UD). 
Os Controladores Programáveis (CP) e as Unidades Terminais Remotas 
(UTR) atuam como UADC.
Com a automação cada vez mais crescente dos sistemas elétricos 
industriais e de potência, os relés digitais passaram a ser elementos 
obrigatórios nos esquemas de proteção. Os relés digitais, sistemas de 
intertravamento e oscilografia, que são dispositivos que disponibilizam 
informações adquiridas do sistema em monitor ou papel, são tipos de 
UD. Os CP controlam as ações de equipamentos, por meio da aquisição 
de dados por meios analógicos e digitais (entradas e saídas).
52
As entradas analógicas recebem dados do processo relacionados a 
tensão, corrente e frequência, por exemplo, no caso de controle de 
sistemas elétricos. As saídas analógicas atuam sobre sistemas de 
controle de velocidade ou medidores de energia. As entradas digitais 
recebem o estado em que os dispositivos como disjuntores, por 
exemplo, estão abertos ou fechados. Já as saídas digitais, mudam os 
estados dos equipamentos, agindo sobre a abertura ou fechamento 
(Mamede Filho, 2011).
O sistema Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) é o mais 
conhecido sistema de controle, supervisão e aquisição de dados usado 
em fábricas, automação e instalações de geração de energia, por 
exemplo. 
Conectando à realidade:
Situação: Automação da proteção nas instalações elétricas em uma 
indústria.
Você contratado(a) para atuar na gestão de uma planta industrial, na 
busca da melhoria do consumo de energia elétrica. Nesse cenário, muitos 
dados podem ser adquiridos em uma subestação ou mesmo diretamente 
na planta industrial. A automação e o controle de sistemas têm um papel 
relevante na melhoria contínua dos processos de produção industriais, 
permitindo o planejamento das ações e a modelagem de processos 
simples ou complexos, seja na produção ou na proteção de sistemas 
elétricos de potência.
Tudo isso com o objetivo de realizar uma ação de melhoria com a 
implementação de processos automatizados na proteção do sistema 
elétricos de sua indústria. Com base nos conhecimentos adquiridos 
53
na disciplina, você poderá ser capaz de definir quais os equipamentos 
de automação a serem utilizados? Além disso, quais informações você 
buscaria medir e adquirir para usar essa energia de forma mais racional, 
com a melhor proteção do sistema elétrico?
Aplicabilidade:
• Nesse caso, poderão ser utilizados: Sistema de automação (SCADA), 
controladores lógicos (CP), transdutores e equipamentos de aquisição 
de dados, tais como: Unidades de Aquisição de Dados (UAD), Unidades 
de Aquisição de Dados e Controle (UADC), Unidades Dedicadas (UD) e 
Unidades Terminais Remotas (UTR).
• As principais medidas elétricas que devem ser adquiridas são osvalores 
de: tensão e corrente eficaz, potência ativa, reativa e aparente, consumo 
de energia ativa e reativa, temperatura, rotação e resistência elétrica.
Referências
CAMINHA, A. C. Introdução à proteção dos sistemas elétricos. São Paulo: E. 
Blücher, 1977.
MAMEDE FILHO, J.; MAMEDE, D. R. Proteção de sistemas elétricos de potência. 
Rio de Janeiro: LTC, 2011.
PAPENKORT, F. Esquemas elétricos de comando e proteção. 2. ed., rev. e ampl. 
São Paulo: EPU, 1989.
SATO, F.; FREITAS, W. Análise de curto-circuito e princípios de proteção em 
sistema de energia elétrica: fundamentos e prática. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.
SILVA, E. C. Proteção de sistemas elétricos de potência: guia prático de ajustes. 1. 
ed. Rio de Janeiro: Quality mark, 2014.
ZANETTA JR., L. C. Fundamentos de sistemas
54
	Sumário
	 Apresentação da disciplina
	Componentes de instalações elétricas, condutores elétricos, aterramento e correção do fator de potên
	 Objetivos
	1. Componentes de instalações elétricas e os condutores elétricos
	 2. Sistemas de aterramento
	 3. Correção do fator de potência
	 Referências
	Filosofia geral, requisitos básicos e dispositivos principais em sistemas de proteção
	 Objetivos
	 1. Filosofia geral e requisitos básicos em sistemas de proteção
	 2. Fusíveis e religadores 
	 3. Relés de proteção
	 Referências 
	Aplicações dos Relés em Sistemas de Potência
	 Objetivos 
	1. Aplicações específicas dos relés em sistemas de potência
	2. Relés térmicos e de proteção de fase 
	3. Relés de proteção de média tensão (cabines primárias)
	Referências 
	Esquemas, diagramas e análise de desempenho de proteção elétrica.
	 Objetivos 
	1. Esquemas e diagramas de proteção elétrica 
	2. Análise de desempenho das proteções 
	3. Proteção, equipamentos de controle e automação de processos
	Referências