CAP8  Proteção de Linhas
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CAP8 Proteção de Linhas


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CAPÍTULO 8 
 
 
PROTEÇÃO DE ALIMENTADORES, LINHAS DE DISTRIBUIÇÃO E 
LINHAS DE TRANSMISSÃO, COM RELÉS 
 
 
Prof. José Wilson Resende 
Ph.D em Sistemas de Energia Elétrica (University of Aberdeen-Escócia) 
Professor titular da Faculdade de Engenharia Elétrica 
Universidade Federal de Uberlândia 
 
8.1 \u2013 Introdução: 
 
A maioria das falhas nos sistemas ocorre nas linhas. A tabela abaixo mostra o 
número de interrupções, em um sistema elétrico, durante 5 anos de observações. 
Observa-se o alto índice de falhas nas linhas: 
 Número de Interrupções 
Linhas 162 
Transformadores 10 
Relés 9 
Circuitos 126 
 
 
Das falhas das linhas, a mais freqüente é a \u3c6 - T: 
 Causa No de Interrupções 
\u3c6 - T Descarga atmosférica 60 
\u3c6 - \u3c6 Descarga atmosférica 21 
3\u3c6 Descarga atmosférica 06 
 
 
8.2 \u2013 Formação das Falhas à Terra 
 
\u2022 Descargas atmosféricas 
\u2022 Queimadas 
\u2022 Tiros nos isoladores 
\u2022 Esquecimento de retirar cabos-terra após-serviço. 
 
 
8.3 \u2013 Formação das Falhas \u3c6-\u3c6 e 3 \u3c6 
 
\u2022 Descargas atmosféricas 
\u2022 Queimadas 
\u2022 Queda de torres 
 
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Uma proteção de linha deve garantir que toda falta seja eliminada tão rapidamente 
quanto possível. Visa-se, assim, que as linhas permaneçam o menor tempo possível 
submetidas às elevadas correntes de defeito e ainda que seja desligado o menor trecho 
possível do sistema. 
 
8.4 \u2013 Proteções Utilizadas 
De uma maneira geral, na proteção de linhas, os relés utilizados são os de 
sobrecorrente e distância. A seguir serão comentadas as diversas aplicações gerais 
destes relés, em função do arranjo da linha com o sistema. 
 
1) SISTEMA RADIAL, UM CONSUMIDOR: 
 
Figura 8.1 
 
Sendo o sistema radial, para a falta em F, basta abrir o disjuntor \u201c1\u201d através de um relé 
de sobrecorrente. 
 
 
2) SISTEMA RADIAL, VÁRIOS CONSUMIDORES: 
 
Figura 8.2 
 
A proteção seletiva é obtida com relés, combinando correntes e tempos de operação. 
 
3) SISTEMA COM DUPLA ALIMENTAÇÃO, VÁRIOS CONSUMIDORES: 
 
Figura 8.3 
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Neste caso, a seletividade do sistema é agora obtida calibrando os relés ímpares 
considerando a existência da fonte \u201cA\u201d apenas. 
\u2022 Em seguida calibram-se os relés pares para a fonte \u201cB\u201d, apenas. 
\u2022 Os relés ímpares não atuam caso a corrente de curto venha de \u201cB\u201d. 
\u2022 Os relés pares não atuam se a corrente de curto vier de \u201cA\u201d. 
 
EXEMPLO: 
Seja um curto em F. Virá contribuição de \u201cA\u201d e \u201cB\u201d. O relé 3 (ou 1, como retaguarda) 
abrirá o disjuntor \u201c3\u201d. O relé 4 (ou 6, até 8, como retaguarda) abrirá o disjuntor \u201c4\u201d. 
 
 
4) SISTEMA COM DUPLA ALIMENTAÇÃO, DUPLO CIRCUITO DE TRANSMISSÃO, 
VÁRIOS CONSUMIDORES 
 
Figura 8.4 
A solução anterior não é mais conveniente: os fluxos de corrente assumem diversas 
combinações, dependendo do local, do tipo de falta e da condição de operação antes 
da falta. 
Por exemplo: um curto em \u201cF\u201d não deverá requerer a abertura do trecho 3-4, mas 
apenas do trecho 3\u2019- 4\u2019. 
SOLUÇÃO: O relé de distância. 
 
 
 
 
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8.5 \u2013 Proteção de Sobrecorrente 
 
Características gerais: 
É a proteção mais simples e barata. 
É a mais difícil de aplicar e a que mais requer reajustes, ou substituições. 
Muito usada em alimentadores de distribuição e de indústrias. 
É usada basicamente para proteção de falta fase-terra, em: 
 circuitos de distribuição de empresas distribuidoras de energia, 
 sistemas industriais e 
 em circuitos de subtransmissão, onde a proteção de distância não se justifica 
economicamente. 
 
Por outro lado: 
\u2013 Em linhas de transmissão: 
\u2022 a proteção de fase é feita por relés de distância. 
\u2022 a proteção de falta à terra por relés de sobrecorrente. 
 
A proteção com relés de sobrecorrente também é muito empregada em subestações, 
para a proteção de retaguarda contra faltas externas. 
 
Conforme se mencionou acima, os relés de sobrecorrente constituem o mais 
simples e econômico método de proteção de uma linha de transmissão, Porém, às 
vezes, devido às dificuldades de obter-se uma boa e adequada coordenação e 
seletividade, torna-se necessário utilizar-se métodos mais precisos e de maior rapidez 
de atuação da proteção. 
Para se determinar o ajuste de um relé de sobrecorrente, é necessário que se 
conheça as seguintes informações: 
corrente nominal do circuito a ser protegido; 
relação de transformação de corrente (RTC); 
corrente de curto-circuito trifásico e monofásico; 
tempo de operação da proteção; 
catálogo do fabricante. 
 
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8.5.1. Proteção de Linhas com Relés de Sobrecorrente de tempo Definido \u2013 ASA 50 
 
 
CURVA DE OPERAÇÃO TÍPICA: 
 
Para que o relé opere, ele deverá ser 
ajustado com a corrente I = Im. Repare 
na figura acima que o relé 50 não é, 
necessariamente, um relé instantâneo: 
nesta figura, ele inicia sua atuação a 
partir de Im, em um certo tempo 
definido (tm). O fato do relé 50 ser 
frequentemente denominado de 
instantâneo deve-se ao fato de que ele, 
nestas condições, estará operando a 
partir do tempo definido de 0,0 seg. 
 
 
Inconveniência: 
\u2022 A proteção não é seletiva: vários 
relés podem operar 
simultaneamente 
(indevidamente), causando a 
retirada de uma grande parte do 
sistema. 
 
A proteção de alimentadores com relés de sobrecorrente de tempo definido (50) 
geralmente é adotada em conjunto com a proteção com relés de sobrecorrente de curva 
inversa (51). Embora não haja uma única justificativa para o uso em conjunto destes 
dois relés, uma das principais aplicações dos dois em conjunto é a que se segue: 
O relé de sobrecorrente de curva inversa (51) é ajustado para atuar para as 
correntes de curto trifásicas já calculadas e o relé de sobrecorrente de tempo definido 
(50) é ajustado para atuar para correntes de curto ACIMA do valor previamente 
calculado. Nestas condições, quando o relé 50 atuar, se saberá que o nível de curto está 
acima do valor calculado. Ou seja, a capacidade geradora de curto, por parte do 
sistema, agora, é maior do antes. Este \u201calerta\u201d servirá para que os cálculos de curto 
sejam revistos (e provavelmente os ajustes dos relés). 
A figura a seguir mostra a curva característica obtida com a combinação de dois 
relés 51 e 50, onde se verifica que, para valores de corrente inferiores a Im, o relé 
operará segundo a curva inversa. Porém, para valores superiores a Im, o relé operará 
com um tempo tM considerado instantâneo. 
 
Curva característica de um relé de sobrecorrente com unidades temporizada e instantânea. 
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8.5.2. Relés de Sobrecorrente Temporizado de Fase \u2013 ASA 51 
Curvas de Operação: 
 
 
Figura 8.6 
 
\u2022 Relé tipo muito inverso: 
Deve ser usado quando a capacidade geradora do sistema se mantiver 
aproximadamente constante, obtendo-se assim uma sensível redução do tempo de 
atuação dos relés próximo à fonte geradora, em relação aos relés de tempo inverso. 
 
\u2022 Relé tipo inverso: 
Se a capacidade da fonte geradora for bastante variável, não se deve usar o relé 
muito inverso, pois seu tempo de atuação é muito sensível à variação da corrente de 
atuação: 
EXEMPLO: Para a variação: \u2206I = I2 \u2013 I1, a variação de tempo T3 \u2013 T1 (no relé muito 
inverso) é maior que T2 \u2013 T1 do relé inverso. 
 
Figura 8.13 
 
 
Conexões dos relés de sobrecorrente 51N e 51 (A, B e C). 
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(a) Três relés de fase e um de neutro (b) Dois relés de fase e um de neutro com circulação de corrente normal 
Figura 8.5: Diagramas trifilares com as ligações de TC\u2019s e relés 
 
 
 
Falta Fase-Terra 
 
 
 
Faltas Fase-Fase e Trifásica 
 
 
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 Procedimentos Gerais para ajustes de relés de sobrecorrente em cascata: 
 
Deve ser ajustado, inicialmente, o relé mais distante da fonte geradora. A figura 
abaixo ilustra um alimentador subdividido em 3 trechos, cada um possuindo um relé de 
sobrecorrente. O