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 – 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 φ - T: 
 Causa No de Interrupções 
φ - T Descarga atmosférica 60 
φ - φ Descarga atmosférica 21 
3φ Descarga atmosférica 06 
 
 
8.2 – Formação das Falhas à Terra 
 
• Descargas atmosféricas 
• Queimadas 
• Tiros nos isoladores 
• Esquecimento de retirar cabos-terra após-serviço. 
 
 
8.3 – Formação das Falhas φ-φ e 3 φ 
 
• Descargas atmosféricas 
• Queimadas 
• Queda de torres 
 
 2
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 – 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 “1” 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 
 3
Neste caso, a seletividade do sistema é agora obtida calibrando os relés ímpares 
considerando a existência da fonte “A” apenas. 
• Em seguida calibram-se os relés pares para a fonte “B”, apenas. 
• Os relés ímpares não atuam caso a corrente de curto venha de “B”. 
• Os relés pares não atuam se a corrente de curto vier de “A”. 
 
EXEMPLO: 
Seja um curto em F. Virá contribuição de “A” e “B”. O relé 3 (ou 1, como retaguarda) 
abrirá o disjuntor “3”. O relé 4 (ou 6, até 8, como retaguarda) abrirá o disjuntor “4”. 
 
 
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 “F” não deverá requerer a abertura do trecho 3-4, mas 
apenas do trecho 3’- 4’. 
SOLUÇÃO: O relé de distância. 
 
 
 
 
 4
8.5 – 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: 
– Em linhas de transmissão: 
• a proteção de fase é feita por relés de distância. 
• 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. 
 
 5
8.5.1. Proteção de Linhas com Relés de Sobrecorrente de tempo Definido – 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: 
• 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 “alerta” 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 – ASA 51 
Curvas de Operação: 
 
 
Figura 8.6 
 
• 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. 
 
• 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: ∆I = I2 – I1, a variação de tempo T3 – T1 (no relé muito 
inverso) é maior que T2 – T1 do relé inverso. 
 
Figura 8.13 
 
 
Conexões dos relés de sobrecorrente 51N e 51 (A, B e C). 
 7
 
 
(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’s e relés 
 
 
 
Falta Fase-Terra 
 
 
 
Faltas Fase-Fase e Trifásica 
 
 
 8
 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. Oajuste dos relés para esse esquema de proteção deverá ser feito, 
primeiramente, no relé mais afastado da fonte geradora. Assim, para uma falta no 
ponto F, o relé 3 operaria no tempo t3, abrindo o respectivo disjuntor e, caso este falhe, 
operaria então o relé 2, abrindo o disjuntor correspondente. 
 
Figura 8.7 – Proteção de linhas de transmissão com relés de sobrecorrente temporizado 
 
Para uma falta em F, o tempo de operação do relé 3 é menor do que aquele 
correspondente aos relés 2 e 1, obtendo-se, assim, a seletividade de operação e também 
o esquema de proteção de retaguarda remota. 
A curva de operação do relé 2 será obtida em função da curva do relé 3 e de um 
intervalo de tempo ∆t, que permita a atuação do relé 3 para um curto em F. 
 
Ajustes requeridos: 
TAPE: É geralmente calculado em função da menor corrente de curto fase-fase que o 
sistema pode oferecer, no trecho seguinte àquele que está instalado o relé. 
 Exemplo: Na figura 8.7, se estamos ajustando o relé em (2), a falha considerada 
é F1, na linha L3. 
 
DT: Deve-se, neste caso, considerar uma falha que ocasione uma corrente máxima de 
curto, já que dois relés 51, sendo seletivos nestas condições, também o serão para 
correntes menores. 
Exemplo: Considere novamente o sistema de proteção ilustrado na figura 8.7: 
• Para o relé em (2), a corrente de falha considerada será aquela no ponto “F”, da 
linha “L3” (logo após o disjuntor 3 e não a falha F1 (usada para ajustar o TAPE). 
• A curva do relé em (2) será escolhida em função da curva do relé em (3). A 
diferença de tempo entre estas duas curvas será de ∆t (conforme acima já 
definido). 
 
IMPORTANTE: 
• A corrente de operação do relé deve ser superior à corrente máxima de 
funcionamento da linha. 
 9
O intervalo de tempo ∆t pode ser justificado pela seguinte expressão: 
 
∆T = T3 + T’3 + O3 + F 
ONDE: 
T3 - tempo de relé, em 3. 
T’3 - tempo do disjuntor, em 3. 
O3 - tempo no qual o disco do relé em (3) continuará a girar, embora tenha sido removida a 
corrente de curto (tempo de inércia). 
F - fator de segurança. 
 
Alguns fabricantes estipulam que a soma dos tempos de inércia (O3) e de segurança (F) 
seja de 0,2 a 0,3 segundos. 
 
 
 
8.5.3. Relés de Sobrecorrente de Terra- Temporizados – ASA-51N 
 
TAPE: Normalmente se usa um TAPE em torno de 20% a 30% da corrente de falha à 
terra no FINAL do trecho seguinte (como para o relé de FASE). 
 
 DT: Deve-se considerar uma falha FT que ocasione uma corrente máxima de curto, no 
INÍCIO do trecho seguinte (como para o relé de FASE) já que, dois relés 51N, 
sendo seletivos nessas condições, também o serão para correntes menores. 
 
 
 
8.5.4 - Inconvenientes do Uso dos Relés 51 
• Difícil aplicação em sistemas de carga variável. 
• O tempo de atuação aumenta à medida que se aproxima da fonte. 
• Não distingue a direção da falha. 
 
A respeito da lentidão da proteção acima mencionada, vejamos o seguinte 
 
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Exemplo numérico: 
 
No sistema da figura abaixo, são fornecidos os valores das correntes de curto 
Trifásicas. Os demais dados são 
Relés: Tipo IAC 51 
 Tapes: 1,5 – 2,0 – 2,5 – 3,0 – 4,0 – 5,0 – 6,0 
 Curvas: figura 8.9 
 
 
Valores máximos da corrente de carga: 
Trecho CD: 110 [A]; Trecho BC: 180 [A]; Trecho AB: 300 [A]. 
Tempo de coordenação entre os relés: ∆t = 0,3 segundos 
Tempo de operação do relé 51B para uma falta em D: 0,6 segundos 
 
Pede-se: 
Os ajustes dos relés 51A e 51B. 
 
 
Solução: 
 
• Cálculo das RTCs: 
 
Para o Relé 51C: Considerando que a corrente nominal máxima é de 110 [A]: 
RTC= 150/5 (20 In= 20x150 = 3000 [A], que é superior a 2.400 [A], que é o valor do 
maior curto possível de ser visto por este relé (imediatamente após a barra C)). 
 
Para o Relé 51B: Corrente máxima de carga: 180 [A]: RTC: 200/5 (20 In= 20x200= 
4000 [A], que é superior ao curto máximo visto por este relé (3.600 [A], imediatamente 
após a barra C). 
 
Para o Relé 51A: Corrente máxima de carga: 300 [A]: RTC: 300/5 (20 In= 20x300= 
6000 [A], que é superior ao curto máximo visto por este relé (5.000 [A], imediatamente 
após a barra A). 
 
Ajustes do relé 51B 
• Ajuste de TAPE do relé 51B: A
RTC
I 5,4
)5/200(
180max == ; Logo: TAPE = 5A 
• Escolha da Curva de Tempo: 
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Múltiplo do TAPE do 51B: 5,1
5).5/200(
300 ==m 
Entrando-se com um múltiplo de tape igual a 1,5 e tempo de operação igual a 
0,6s (este tempo foi dado) na curva de operação do relé, figura 8.9, o dial de tempo será 
igual a ½. 
 
Tempo de atuação de 51B para um falta em C (Icc = 2400 A): 
Múltiplo do tape: 12
5).5/200(
2400 ==m 
Logo, com m = 12 e DT = 1/2, temos, conforme figura 8.9, que o tempo de operação 
será de 0,20 segundos. 
 
Tempo de atuação do 51B para um falta em B (Icc = 3.600 A): 
Múltiplo do tape: 
 
 
Logo, com m =18 e DT = 1/2, temos, conforme figura 8.9, que o tempo de 
operação será de 0,16 segundos. 
 
 
Ajustes do relé 51A 
Ajuste de TAPE do relé 51A: 5
)5/300(
300max ==
RTC
I . Logo: TAPE = 5A 
 
Escolha da curva de tempo DT: 
O ajuste do relé 51A deve ser feito para uma falta em B (que é a maior corrente de 
curto no trecho seguinte). 
• Múltiplo do tape: 12
5).5/300(
3600 ==m 
• Tempo de operação to = 0,3 + 0,16 (tempo de operação do relé 51B para uma 
falta em B) = 0,46 seg. 
Com m = 12 e to = 0,46 seg., temos na figura 13.9, que o dial de tempo será 2 
(ou até um valor um pouco inferior a este). 
 
Verificação do tempo de atuação de 51A para uma falta em A: 
• Múltiplo do tape: 66,16
5).5/300(
5000 ==m 
Logo com m = 16,66 e DT = 2, temos, na figura 8.9, que o tempo de operação 
será de 0,45seg. 
18
5).5/200(
3600 ==m
 12
 
Figura 8.9– Curvas de operação dos relés IAC-51 e IAC-52 
 
 
 
 
O segundo inconveniente de um sistema de relés de sobrecorrente (instantâneos e 
temporizados) é a sua impossibilidade de distinguir a direção da corrente de falta. 
Suponhamos, por exemplo, o sistema da figura 8.11, onde há duas linhas de 
transmissão protegidas por meio relés de sobrecorrente temporizados. Evidentemente, 
uma falta em F1 ocasionará não só a operação dos relés 1 e 2, mas também a dos relés 3 
e 4; portanto, ambas as LT sairão de serviço, embora a falta seja apenas numa delas. 
 13
 
Figura 8.11– Inconveniente da proteção de sobrecorrente. 
 
Para se atender casos análogos, deve-se aplicar os relés de sobrecorrente 
direcionais, que operam apenas quando a corrente de falta está dirigida numa pré-
determinada direção. O cuidado a ser tomado é que, se a falta for em F1, o relé 1 
deverá operar primeiro que o relé 4 e, caso a falta seja em F2, o relé 3 deverá operar 
primeiro que o relé 2, para obtermos uma adequada seletividade. 
 
Um exemplo que melhor esclarece a aplicação dos relés de sobrecorrente 
direcionais é o da figura 8.12. Em cada linha, existem relés de sobrecorrente 
direcionais, que somente operam para correntes dirigidas conforme indicado nesta 
figura. 
 
Figura 8.12 – Aplicação de relé de sobrecorrente direcional. 
 
Os relés em questão deverão ser ajustados com os seguintes tempos de atuação: 
Relé Tempo
E TE 
D TD 
C TC 
B TB 
A TA 
1 T1 
 14
De tal forma que: TE < TD < TC < TB < TA < T1. 
 
Devemos ter ainda que: 
Relé Tempo
a Ta 
b Tb 
c Tc 
d Td 
e Te 
2 T2 
Ta < Tb < Tc < Td < Te < T2. 
 
Suponhamos, por exemplo, que ocorra uma falta no ponto P. Analisando-os 
sentidos das correntes de defeito, verifica-se que vários relés serão sensibilizados; mas, 
devido à coordenação de tempo, somente os disjuntores “e” e “D” se abrirão. Para 
qualquer ponto de defeito, pode-se fazer semelhante análise e verificar-se que, 
obedecendo-se os ajustes de tempo, a proteção atuará corretamente. 
 
Peloque acabamos de expor, é fácil concluir-se que a aplicação dos relés de 
sobrecorrente e a sua calibração, para se obter a necessária seletividade de operação, 
exige estudos detalhados e precisos das correntes de falta que podem surgir no sistema. 
Considerando que os valores das faltas dependem da capacidade geradora ligada 
ao sistema, a aplicação dos relés de sobrecorrente poderá ser bastante difícil, quando tal 
capacidade for de natureza muito variável. 
Outro inconveniente é o tempo de operação dos relés, que é lento. Como nos dias 
atuais é importante uma eliminação rápida da falta, para que esta não cause 
afundamentos de tensão (comumente denominados de voltage sags) e nem afetem a 
estabilidade do sistema elétrico, faz-se necessária utilização de uma proteção mais 
adequada. 
A proteção de sobrecorrente 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 distâncias não se 
justifica economicamente. 
Em linhas de transmissão, a proteção de fase é feita por relés de distância e, 
muitas vezes, a proteção de falta à terra através de relés de sobrecorrente. 
A proteção com relés de sobrecorrente também é muito empregada em 
subestações, para a proteção de retaguarda contra faltas externas. 
 
 
 
 
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OUTROS EXEMPLOS NUMÉRICOS: 
 
1) Um transformador de 20 MVA, trifásico, admitindo sobrecarga de30%, alimenta 
um barramento de 11 kV através de um disjuntor. Do barramento, através de 
disjuntores, saem vários alimentadores. Os TC do relé do transformador (51-2) e dos 
alimentadores têm relações 1000/5 A e 400/5 A, respectivamente e alimentam relés de 
sobrecorrente tipo CO-8 da Westinghouse (tapes disponíveis: 4, 5, 6, 8, 10, 12 e 16 
A). A curva tempo-corrente deste relé é dada a seguir. 
 O relé do alimentador mais carregado (51-1), onde ocorre um defeito trifásico de 
5.000 A, está regulado para 1,25 In x 0,3 seg. Usando um degrau de tempo de 0,5 seg 
entre os relés em cascata, pede-se calcular os demais ajustes da proteção. 
 
 
Figura 8.14 
 
Solução: 
 
a) Ajustes do relé 51-2 do secundário do transformador: 
A corrente de sobrecarga no transformador é: 1,3 A
kV
kVA
U
P 360.1
11.3
000.20
3
== 
A correspondente corrente no relé será: AA 81,6
5/1000
360.1 = 
Assim, ajusta-se este relé no TAPE=8 A 
 
Para a corrente de curto trifásico de 5.000 A passará pelo relé: AA 25
5/1000
000.5 = 
A esta corrente corresponde o seguinte múltiplo do tape “m”: 12,3
8
25 ==m 
 
O tempo de operação deste relé, para esta corrente de curto será: 
toperação=toperação 51-1+0,5 seg = 0,8 seg. 
 
 
Entrando nas curvas do relé CO-8, com t = 0,8 seg e m = 3,12, tira-se o ajuste DT= 1. 
 
 
 
 
 16
b) Ajustes do relé 51-1 do alimentador mais carregado: 
 
Considerando que não sabemos a corrente nominal deste alimentador, será adotada a 
informação de que o relé está ajustado para 1,25 In, onde In= 5 A (no relé). 
Assim, 1,25 x 5 A = 6,75 A>>>> Adotaremos o TAP = 8 A. 
 
A corrente de falta (5.000 A) é vista pelo relé como: 
Irelé cc 51-1= 5000 A/(400/5) = 62,5 A. 
 
A esta corrente corresponde o múltiplo do tape “m”: 8,7
8
5,62 ==m 
Finalmente, entrando nas curvas do relé CO-8, com t= 0,3 seg e m= 7,8 resulta o ajuste 
para a alavanca de tempo: DT= 1. 
 
Então, o ajuste do relé 51-1 será TAPE=8 A e DT = 1. 
-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
2) No diagrama unifilar abaixo, a linha de transmissão AB possui 31 km, z= 0,5 
OHM/kM e é da classe de tensão de 88 kV. O gerador G representa um sistema com 
X’’d = 0,10 pu nas bases de 100 MVA e 88 kV. A subestação abaixadora B, de 88/3,8 
kV, tem três transformadores de 12 MVA cada. A subestação C, de 88/13,2 kV, possui 
três transformadores de 8 MVA cada. O disjuntor da barra A (indicado na figura) é para 
600 A e os TC’s do relé de sobrecorrente de fase (51) que o desliga são de RTC 
120/100/60:1. A unidade temporizada desse relé de sobrecorrente tem tapes de 4, 5, 6, 
8, 10 e 16 A enquanto a unidade instantânea (50) é regulada continuamente entre 4-100 
A. 
Pede-se: 
a) A relação RTC em que o TC do relé 51 deve ser ligado; 
b) O TAPE da unidade temporizada do relé 51 da barra A; 
c) A regulagem de tempo (DT) do mesmo relé; 
d) O ajuste da unidade instantânea do relé 50 da barra ;A. 
 
Sabe-se ainda que: 
i) O relé temporizado da barra B, para um curto trifásico nesta barra, opera em 
20 ciclos. 
ii) O tempo de abertura do disjuntor da barra B é de 5 ciclos; 
iii) Deve-se considerar uma margem de tempo de 20 ciclos para o ajuste do relé 
51 da barra A; 
iv) O relé de sobrecorrente é do tipo C)-8 da Westinghouse. 
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SOLUÇÃO: 
a) Escolha da RTC do disjuntor 52-A 
 
A carga total máxima que pode passar no disjuntor é de 3 x 12 + 3 x 8 = 60 MVA, 
A395
88 x 3
000.60
U3
PIn === 
 
Logo, escolhe-se a relação RTC = 100:1 ou 500-5A. 
 
b) Ajuste de tape do relé 51-A 
Adotando-se uma sobrecarga de 50%: 
,
RTC
I5,1tape n> 
 
,A92,5~
1:500
3955,1 −> 
 
tape = 6A. 
 
c) Ajuste do DT do relé 51-A 
Para um defeito na barra do extremo da linha, o relé 51-A deve atuar após uma 
temporização: 
t = trB + t52B + ts 
 
= 20 + 5 + 20 = 45 ciclos ~ 0,75 s. 
 
Calcula-se, pois, a Icc no extremo da linha, e que corresponderá a um certo 
múltiplo ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ =
tape
Imm cc do tape escolhido. Depois, com m e t, entra-se nas curvas 
tempo-corrente do relé, e deduz-se o DT. 
 
 18
Sabemos que 
 
XX
E
X
EI
LTGpu
pu +== (Icc3Ø) 
 
Como XpuG = 0,10, resta calcular XpuLT. Ora, 
Ω== 5,15
km
ohm0,5 x km 31XLT 
ou: 
baseohms
X
X )ohms(LT)pu(LT −= 
e Impedância base: .5,77
100.000
10 x 88
kVA
10 x kVbaseohm
32
b
32
b Ω===− 
 
Logo: pu, 2,0
5,77
5,15X )pu(LT == 
A corrente de curto circuito, em pu, será: 
pu, 33,3
2,01,0
1
XX
EI
LTG
pu =+=+= 
ou, em Amperes: 
,
 U3
PII x II
b
b
pubasepucc == 
 
A. 2.200658 x 33,3
88 x 3
100.000 x 33,3Icc === 
Então, no secundário do TC ter-se-á: A. 22
100
200.2
RTC
II cccc === 
 
O múltiplo correspondente é: .65,3~
6
22
tape
Im ccs −== 
 
Entrando, pois, na figura 8.6 com m = 3,65 e t = 0,75s, resulta DT = 1,5. 
 
 
d) Ajuste da unidade instantânea 
Sabemos que ela deve operar usualmente para curto-circuitos trifásicos 
(assimétricos): 
Icc ass = 1,6 . 22 = 35,2 A. 
Este valor de corrente acima deve ser acrescido de uma margem de segurança. Se isso 
não for feito e se a unidade instantânea fosse ajustada para 35,2 A, então a unidade 51 
jamais atuaria para este curto de 2.200A. Para uma margem de segurança de 20%, esta 
unidade seria ajustada para: 
1,2.35,2 A = 42,20 A 
 
 19
Resumindo, o relé 50-51 em A é regulado para: 
 
Tape = 6 A, DT = 1,5 e I = 42,2 A. 
 
 20
8.6 – Relés de Distância 
 
8.6.1. Introdução 
Os relés da distância são mais recomendáveis na proteção de linha, do que os 
relés de sobrecorrente (direcionais ou não), pois podem: 
• Ser mais seletivos, 
• Ter sua velocidade de atuação independente da variação da capacidade geradora 
conectada ao sistema 
 
 
8.6.2. Esquemas de Utilização 
Os relés de distância são aplicados na proteção primária de linhas, para 
proteção de faltas entre fases. 
Na proteção primária de faltas fase-terra, a proteção é feita com relés de 
sobrecorrente direcional (67N). 
Por outro lado, na proteção secundária (de faltas entre fases e de faltas fase-
terra), utilizam-se relés de distância (21G). 
 
 
8.6.3. Diagrama R – X 
Nesse diagrama, podemos superpor acaracterística do relé com a do sistema, 
permitindo visualizar-se a resposta do relé para diversas condições, visto que os relés 
de distância operam dependendo da relação entre a tensão, corrente e ângulo de fase, no 
ponto onde estiver localizado. 
 
 
Exercício 1: 
Dado o diagrama da figura 8.16, pede-se a impedância secundária do trecho AB e AC. 
 
Figura 8.16 
 
Vbase = 345 KV 
Sbase = 1000 MVA ( ) Ω== 025,119
10x1000
10x345Z 6
23
base 
 
A impedância do trecho A-B será: 
No lado primário dos TC’s: /primário8428,65119,025 x 8424074.0Zp Ω∠=∠= 
No lado secundário dos TC’s: 
 21
 undáriosec/8491,1
115/345x10
1000/5 x 8465.28Z 3s Ω∠=∠= 
A impedância do trecho A-C será: 
No lado primário : /primário8469,3784119,025 x 5828,0Zp Ω∠=∠= 
No lado secundário dos TC’s: undáriosec/8462,4
34500/115
1000/5 x 8437,69Zs Ω∠=∠= 
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
 
Exercício 2: 
Veremos, agora, como representar uma carga no diagrama R-X. 
 
Seja a figura 8.17: 
 
Figura 8.17 – Cálculo de impedância refletida de uma carga. 
 
Sabemos que: S = VI; então: 
V
SI = ; elevando-se ao quadrado, teremos: 
.QPS :onde ,
V
SI 2222
2
2 +== Assim: 2
22
2
V
QPI += 
Logo, os valores de R e de X serão, respectivamente: 
22
2
222
2
2 QP
V x Q
I
QX 
QP
V x P
I
PR +−==+== 
onde: R = resistência 
 X = reatância 
 V = tensão entre fases 
 P = potência ativa 
 Q = potência reativa 
 
Exemplificando numericamente: 
Calcular ZR para o esquema da figura 8.18., sendo dados: RTC=1000/5 e 
RTP=345000/115 
 
Figura 8.18 
 
 22( )( ) ( ) primários/117810x10 x 10x100 345x10 x 10x100R 2626
236
P Ω== 
 ( )( ) ( ) primários/8,11710x1010x100 345x10 x 10x10X 2626
236
p Ω=+= 
 
Ω=== 5,78
345000/115
1000/5 x 1178
RTP
RTCRR pS 
 
Ω=== 85,7
345000/115
1000/5 x 8,117
RTP
RTCXX pS 
 
Esses valores podem ser comparados com os do exemplo anterior, onde foram 
calculadas as impedâncias de uma linha, constatando-se a diferença entre as 
impedâncias da linha com as da carga. 
 
 
8.6.4. Efeito da resistência do arco voltaico no alcance dos relés de distância: 
 
 Considere a ilustração abaixo, onde RF representa a resistência do arco: 
 
O gradiente de tensão, ao longo de um arco, obedece à seguinte lei (Fórmula de 
Warrington): 
A1000Iccpés/volts
I
8750V 4,0 <−= 
V = 550 volts/pés – Icc > 1000 A 
A resistência máxima do arco será: 
I
)t(L.VR F = 
 
O comprimento do arco é dado por: L(t) = Lo + 3.V.t 
Onde: 
L(t) = comprimento do arco, durante o tempo “t” 
Lo = comprimento inicial do arco 
v = velocidade do vento 
t = tempo em segundos 
 
OBSERVAÇÕES: 
• O efeito desta resistência é maior em linhas curtas, pois em linhas longas, a 
impedância da linha, entre o relé e o ponto de curto é grande, em relação à do arco. 
 23
• Não há efeito do arco no relé de reatância. 
 
• Efeito do arco no relé de impedâncias: 
 
Para enxergar faltas em 100% da linha, o relé deverá ser regulado para 110% a 120% 
da linha. 
 
• o relé MHO é o mais afetado pelo arco. 
 
 
8.6.5. Escolha do tipo de relé 
 
Embora não haja regras fixas para a escolha entre os vários tipos de relés de 
distância para uma certa aplicação, recomenda-se que sejam considerados os seguintes 
pontos: 
• os relés tipo MHO são menos sensíveis as oscilações do sistema, sendo os 
mais seletivos dentre todos os relés de distância. 
• os relés tipo MHO são os mais afetados pela resistência de arco. 
• Pelas razões anteriores, os relés do tipo MHO são mais indicados para 
serem aplicados em longas linhas de transmissão, sujeitas a severas 
oscilações do sistema. 
• Os relés do tipo MHO têm a vantagem de serem inerentemente 
direcionais, não necessitando de serem equipados com uma unidade 
direcional, como acontece com um relé do tipo impedância ou reatância. 
• Os relés de impedância são menos afetados pela resistência do arco do que 
os relés MHO; porém, são mais afetados do que os relés de reatância. 
• Os relés de impedância são mais afetados pelas oscilações do sistema do 
que os relés MHO. Os relés de impedância são geralmente usados em 
linhas de transmissão de comprimento médio. 
• Para que os relés de impedância sejam direcionais, devem ser providos de 
uma unidade direcional, já que o elemento impedância é inerentemente 
não direcional. 
• Os relés de reatância são praticamente insensíveis à resistência do arco, 
sendo muito utilizados em linhas de transmissão de pequeno 
comprimentos. São especialmente preferidos para a proteção contra falta 
para a terra. 
 
 
 
 
 24
Exemplo: 
Em um diagrama R – X, trace o vetor representativo de uma linha com 
impedância de (2,8 + j5,0)Ω. No mesmo diagrama, mostre as características de relés de 
impedância, de reatância e mho, ajustados para operarem com um defeito sem arco no 
extremo da linha (admitir θ = τ para o relé mho). 
Considere, depois, que uma falta com resistência de arco de (1,5 + j0) possa 
ocorrer em qualquer parte da linha, calcule, para cada um dos relés anteriores, a 
máxima percentagem de linha efetivamente protegida. 
 
Solução: 
 
 
Figura 8.19 – Influência da resistência de arco na curva de operação dos relés. 
 
Solução: 
Sendo Zlinha = (2,8 = j5)Ω; Rarco = 1,5Ω:, então o módulo da impedância da linha 
(Zlinha) será 5,7 Ω 
A percentagem da linha que permanece sendo protegida após a falta com resistência de 
arco, em cada relé, é: 
• relé de reatância: 100% da linha; 
• relé de impedância: linha; da 85,9%100 x 
7,5
9,4 = 
• relé MHO: linha; da 80,7%100 x 
7,5
6,4 = 
 
 
 
 
 
 
 
 
 25
8.6.6. Efeitos de Fontes Intermediárias: 
 
Entende-se por fontes intermediárias de correntes as contribuições de curto-circuito 
entre a localização do relé e o ponto de falta. Essas fontes diminuem o alcance dos relés 
de distância, conforme a seguir mostrado: 
 
 
Figura 8.20 – Fontes de corrente intermediárias. 
 
A verdadeira impedância entre a localização do relé até o ponto onde ocorre a falta é 
Z12 + Z2F, como mostra a figura 8.20. Mas, devido à presença da fonte intermediária 
I2, a verdadeira impedância vista pelo relé 21-2 de (1), para um curto trifásico em “F” é: 
Z = V/I1. 
 
Sendo V = Z12 . I1 + Z2F(I1 + I2) 
Então: ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛+==
1
2
F212
1 I
IZZ
I
VZ 
 
Admitindo I1 em fase com I2 (caso prático), o termo ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +
1
2
I
I1 será um escalar que 
poderá aumentar Z2F. 
Isso fará com que o ponto “F” pareça mais distante do relé do que realmente está. 
Assim o relé de distância alocado na Barra 1 terá seu alcance reduzido, uma vez que 
foi ajustado para ver somente a Z12 + Z2F. 
Na prática, ajusta-se o relé sem se considerar o efeito das fontes intermediárias. 
Desse modo, o relé não operará para faltas além da subestação 2. No entanto, quando 
houver a contribuição de I2, o relé terá seu alcance reduzido! O exemplo a seguir 
mostra essa situação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 26
Exemplo: 
 
Seja o esquema abaixo: 
 
Figura 8.21 
 
Dados: Alcance dos relés ReléA = 9Ω ; ReléB = 6Ω 
Pede-se: Analisar a atuação destes dois relés para uma falta em F. 
 
Solução: 
Considerando-se a fonte intermediária, a impedância vista por cada um dos relés será: 
 
Relé em “A”: 
B
1
2
BA
1
R
R ZI
IZZ
I
VZ ++== = opera. não relé 122 x 
800
200025ZRA Ω=++= (9<12) 
 
Relé em “C’: 
opera. relé 8,52
2000
80023ZRB Ω=+++= (5,8<6) 
 
Após a operação de ReléB, a fonte intermediária de corrente deixará de existir. Destaforma, teremos: 
ZRA = 5 + 2 = 7 ReléA operará. 
 
 
 
 
 
 
 
 27
13.6.7. A Influência da Carga, no Relé MHO 
 
Em linhas longas, onde a característica do relé MHO possui longo alcance, a 
impedância de carga pode cair dentro da sua característica fazendo-o operar 
indevidamente: 
 
Figura 8.22 
Para se evitar esse inconveniente, usam-se relés tipo BLINDER, que limitam a 
operação do relé MHO à região hachuriada. 
 
 
8.6.8. O Efeito da Perda de Sincronismo no Relé MHO 
 
• A perda de sincronismo, entre diferentes geradores de um sistema, é visto pelo relé 
MHO, como uma impedância aparente que se move no diagrama RX. Isso pode 
causar sua operação indevida, uma vez que o relé não distingue oscilações de curto-
circuito. 
• Tais perdas de sincronismo são consideradas como sendo fenômenos equilibrados, 
podendo-se pensar que o relé atuou devido a uma falha trifásica. 
• Para se evitar que o relé MHO abra o disjuntor devido a oscilações de perda de 
sincronismo, usa-se o relé 68, que envolve a característica do MHO, atuando do 
seguinte modo: 
 
Figura 8.23 
• Ponto T: é a impedância aparente, antes da oscilação (a perda de sincronismo é 
caracterizada por uma lenta oscilação). 
 28
• Havendo a oscilação, a impedância aparente se move de T para A, entrando 
inicialmente na característica do 68. 
• De A para B, se a oscilação exceder alguns ciclos, o 68 opera através de um auxiliar, 
temporizado em 3 a 4 ciclos. 
• De B em diante, opera o 21, que fecha seu contato, mas a abertura do disjuntor não 
ocorre, pois o 68 não permite. 
 
No caso de curto: 
Há uma brusca mudança de impedância. Existindo um curto em “C”, a 
impedância vista pelos relés 21 e 68 muda bruscamente de “T” para “C”, 
havendo abertura do disjuntor pela operação do 21. 
 
 
8.6.9. Ajuste da Proteção com Relés de Distância 
 
Os relés de distância são ajustados baseando-se na impedância de seqüências 
positiva entre o ponto de ligação do relé até o ponto de alcance desejado (não se 
esquecendo de referir a impedância da linha de transmissão para o secundário dos 
TC’s). 
Para falhas FASE, os relés devem operar para: falhas 3∅, 2∅ e 2∅T. 
De uma maneira geral, para faltas entre fases, os relés poderão ser ajustados 
segundo a filosofia abaixo: 
 
 
 
8.6.9.1-- Relés de Distância de 1a Zona – Z1 – 1 
 
Finalidade: realizar a proteção instantânea da linha. Logo, não possui relé auxiliar de 
tempo. 
Deve ser ajustado para “ver” 80 a 90% da impedância total da linha porque: 
• Sendo a sua operação instantânea, possui a tendência de aumentar o alcance 
devido à componente DC da corrente de falha. 
• Garante a coordenação com os relés de outra extremidade da linha 
• Pode haver erros nos dados usados para cálculo do ajuste. 
• O próprio relé não é perfeito. 
 
Figura 8.24 
8.6.9.2 – Relé de Distância de 2a Zona - 21 – 2 
 
A principal função da zona 2 é proteger o restante da linha para além do alcance 
da zona 1. Logo, ela dever ser ajustada para defeitos no final da linha, mesmo com 
 29
resistência de arco. Para que ele possa sobrealcançar o terminal remoto, a operação 
da zona 2 será sempre temporizada, para obtermos a coordenação com a proteção 
das linhas adjacentes; 
 
• Realiza a proteção do trecho de linha não protegido pelo 21-1. Deve ser ajustado 
para “ver” 110% a 120% (pelo menos) da impedância da linha, pelos seguintes 
motivos: 
• Possui tendência de diminuir o alcance devido à resistência de arco (que faz com 
que ele veja uma impedância da linha bem maior). 
• Erro dos dados usados para o cálculo do ajuste. 
• Erro nos TC’s e TP’s. 
• Diminui o alcance devido ao efeito de fontes intermediárias de corrente. 
 
 
 
8.6.9.3. Coordenação do Tempo do Auxiliar do 21 – 2 
 
a) Linha não em anel 
 
Figura 8.25 
al) Falhas na linha L1: 
 
• Falha em “F” [Dentro do alcance do 21 – 1 de (1) e (2)]: 
ATUAM: 
Em (1) : 21 – 1 e 21 – 2 
Em (2) : 21 – 1 e 21 – 2 
• Os disjuntores A e B devem ser abertos na seguinte seqüência: 
1. Pela atuação dos “21 – 1” instantaneamente. 
2. Ou pela atuação dos “21 – 2”, temporizados como retaguarda: 
 30
 
 
OBS.: Em A e B devemos ter 
12 ZZ
TT > 
2Z
T : tempo de atuação do relé auxiliar TX do 21 – 2 
1Z
T : tempo de atuação do relé 21 – 1 (instantâneo) 
 
• Falha em “F1” (fora do alcance do 21 – 1 de (1)): 
Relés que vêm a falha 
Em (1) : 21 – 2 
Em (2) : 21 – 1 e 21 – 2 
Em conseqüência: o disjuntor “A” é aberto pelo 21 – 2 + TX 
 o disjuntor “B” é aberto pelo 21 – 1 ou 21 – 2 + TX. 
Conclusão: B deverá abrir antes de A. 
 
 
a2) Falhas na linha L2: 
• Em “F2” (dentro do alcance de 21 – 1 e 21 –2 de (2) e do 21 – 2 de (1)). 
Relés que vêm a falha: 
Em (1) : 21 – 2 
Em (2) : 21 – 1 e 21 – 2 
 
O disjuntor “C” deve ser aberto na seguinte seqüência: 
1o) pela atuação de 21 – 1 de (2) – instantaneamente 
2o) ou através do 21 – 2 + TX de (2) 
3o) como retaguarda, o 21 – 2 + TX de (1) poderá abrir o disjuntor “A”, logo, 
devemos ter 
22 ZZ
TT ′> 
Onde: 
2Z
T : tempo do TX de A em (1) 
2Z
T′ : tempo de TX de C em (2) 
A temporização de Tz2 varia entre 0,3 e 0,5 segundos 
 
 
 
 
 
 31
b) Linha em anel 
 
Neste caso, deve-se ajustar os TX’s de todos os 21 – 2 no mesmo tempo, em torno de 
0,4 segundos. 
 
Figura 8.26 
 
Motivo: 
• Seja a falta “F1”, na linha L2: o “21 – 2” de “A” poderá ver e deverá operar em um 
tempo “superior” ao do 21 – 2 de “E”. Logo, Tz2(A) < Tz2(E). 
• Considerando, em seguida, a falha “F2”, na linha L1: 
O “21-2” de “E” poderá ver e deverá operar em um tempo SUPERIOR ao do “21-2” 
de “A”. Logo )A(2)E(2 ZZ TT < 
Essa é uma condição de ajuste inviável, devido à possibilidade de existir a falta “F1”, na 
linha L2. 
Pelo exposto, conclui-se que os tempos dos 21 – 2 devem ser iguais. 
 
 
• Zona 3: sua função é prover retaguarda para as linhas adjacentes, e seu alcance 
será de 100% da linha protegida, mais 100% da linha adjacente. 
A operação dessa proteção também é temporizada, objetivando-se a 
coordenação com a linha adjacente e também com a zona. 
 
 32
8.7. Teleproteção 
 
8.7.1. Introdução 
Dois objetivos são importantes, em um sistema de proteção de linhas de transmissão: 
 
1. Rapidez na eliminação dos defeitos dentro do circuito a ser protegido, 
proporcionando, com isto, menor tempo de exposição às elevadas correntes de 
defeito e menor possibilidade de repercussão do distúrbio; 
 
2. Seletividade. 
Nos esquemas convencionais, é difícil a proteção ser, ao mesmo tempo, seletiva e 
rápida. Vejamos a figura 8.27. 
 
Figura 8.27: Objetivos da proteção de linha de transmissão. 
 
No arranjo da figura superior, se quisermos ser seletivos, deveremos ajustar o 
relé da subestação 1 para alcançar em torno de 90% da linha. No caso de uma falta em 
A, o defeito somente será eliminado após um tempo t2, perdendo, portanto, em rapidez. 
Por outro lado, se quisermos ser rápidos na detecção da falta em “A“, 
possivelmente teremos que ajustar o relé da Subestação 1 para alcançar além da 
subestação 2. Assim, caso ocorra um defeito em B, o disjuntor da Subestação 1 se 
abrirá desnecessariamente, perdendo, portanto, em seletividade. 
A teleproteção é um sistema de proteção onde um terminal é informado pelo 
terminal remoto, através de um sinal recebido (via microondas, carrier, fibra ótica ou 
telefonia), da detecção de um defeito, para que seja comandada ou não a abertura do 
disjuntor da linha. A vantagem principal desse processo é que o mesmo é altamente 
seletivo (para abrir os disjuntores das duas extremidades da linha, os relés dos dois 
lados devem ver a falta) mas ainda permite que a proteção seja ultra-rápida. Isto 
porque o terminal remoto, possuindo sensores adequadospara sentirem a direção do 
fluxo da corrente de defeito, fornece quase que instantaneamente essa informação ao 
outro terminal. A figura 8.28 mostra uma situação em que, um curto externo, faz com 
que o relé do lado esquerdo da linha veja a falta e outro (do lado direito) não. Assim, o 
relé que não vê a falta, permanece enviando um sinal (denominado de guarda) que não 
permite que nenhum disjuntor desta linha abra para esta falta externa. 
 33
 
Figura 8.28 – Princípio de funcionamento de teleproteção. 
 
 
8.7.2. Método mais comum para transmissão de sinal 
 
O método mais usado para transmissão de sinal para teleproteção é o carrier. 
Este método é muito utilizado para a proteção primária. O processo consiste em usar-
se a própria linha de transmissão como meio de propagação. As principais partes 
componentes do equipamento de onda portadora são: 
transmissor e receptor; 
capacitores de acoplamento; 
unidade de sintonia; 
filtro de onda. 
 
A figura 8.29 ilustra o arranjo carrier: 
 
Figura 8.29 – Esquema de proteção com sinal carrier. 
 
 
 
 
 34
8.7.3. Componentes do Equipamento Carrier 
 
8.7.3.1. Transmissor e Receptor 
São equipamentos semelhantes aos usados em rádio-comunicações, porém, 
operando com freqüências menores (da ordem de 30 a 300 KHz). O transmissor, uma 
vez ligado, emitirá um sinal de onda portadora numa freqüência fixa, para a qual for 
calibrado. O receptor, calibrado também para essa freqüência, receberá o sinal, que 
será utilizado conforme adiante veremos. 
 
8.7.3.2. Capacitores de Acoplamento 
A função dos capacitores de acoplamento é permitir a conexão do circuito de 
baixa tensão (transmissor ou receptor) ao circuito de alta tensão (linha de transmissão). 
Esses capacitores oferecem uma baixa impedância às correntes de alta freqüência, 
(como é o caso da corrente de onda portadora) e uma elevada impedância às correntes 
de baixa freqüência (como é o caso da corrente normal da linha de transmissão). 
 
8.7.3.3. Unidade de Sintonia 
A unidade de sintonia tem como finalidade reduzir ao mínimo as perdas 
resultantes de transferência da corrente de onda portadora entre o transmissor e a linha 
de transmissão, ou entre esta última e o receptor. Essa unidade consiste 
essencialmente de um indutor variável e de um transformador, conforme mostra a 
figura 8.30. 
 
Figura 8.30 – Unidade de sintonia. 
 
A impedância permite, se ajustada devidamente, que o circuito “capacitor-
unidade de sintonia” fique em ressonância com a freqüência estabelecida para a onda 
portadora. O transformador permite o acasalamento entre a impedância característica 
da linha de transmissão e a do cabo que liga o transmissor ao equipamento de 
acoplamento à linha (sendo diferentes as impedâncias características da linha e do cabo, 
o transformador é o meio usado para se efetua a necessária interligação entre os dois). 
 
 
8.7.3.4. Filtro de Onda 
O filtro de onda (ou unidade de bloqueio) tem como finalidade confinar a 
corrente de onda portadora à linha de transmissão que lhe serve de condutor. Cada 
unidade é composta por uma indutância e uma capacitância em paralelo, formando um 
 35
circuito ressonante com a freqüência estabelecida para a onda portadora. Oferece, 
portanto, uma impedância máxima à sua circulação e, conseqüentemente, bloqueia a 
sua passagem. Este filtro oferece uma impedância desprezível á corrente de carga 
nominal, não prejudicando, portanto, o transporte normal da energia através da linha de 
transmissão. 
 
 
 
8.7.4. Tipos de Teleproteção 
Os arranjos mais comuns, usados em teleproteção, são os seguintes: 
 
8.7.4.1. Comparação Direcional por Bloqueio 
A filosofia da proteção denominada comparação diferencial por bloqueio (directional 
comparison blocking) pode ser entendida pela figura 8.31. Basicamente, cada terminal 
possui um conjunto transmissor/receptor operando na mesma freqüência e relés 
detectores de falta (pilot (P) e Start (S)), que apenas operam para defeitos ocorridos em 
um sentido predeterminado. Assim sendo, os relés P são conectados de modo a só 
operarem para defeitos ocorridos no sentido da linha protegida e os relés S, para 
defeitos atrás da linha. •Os sistemas de proteção contra defeitos entre fases e entre fase 
e terra são independentes. 
Os detectores de faltas entre fases são relés de distância (21P e 21S) e os 
detectores de falta a terra são relés de sobrecorrente direcionais residuais (67P e 67S). 
Outro elemento importante é o relé 85 (carrier) que é o elemento acoplado ao receptor 
carrier, encarregado de bloquear ou não a abertura dos disjuntores, de acordo com a 
informação do receptor. 
 
Figura 8.31 – Comparação direcional por bloqueio: esquema simplificado. 
 
A filosofia de atuação desse arranjo pode ser entendida através da figura acima e 
das seguintes condições de faltas que serão analisadas: 
 36
Defeito interno em F2 – nesse caso, os relés PA e PB operam comandando o trip para 
seus respectivos disjuntores, não havendo partida do carrier e, conseqüentemente, não 
havendo sinal de bloqueio, permanecendo os contatos N.F. dos relés 85 (carrier) 
fechados, completando-se o circuito de disparo. 
 
Defeito externo em F1 – para o defeito em F1, os relés PB e SA operam. No entanto, a 
abertura do disjuntor B é bloqueada porque o relé 85 de A (SA) vê esta falta (externa) e 
emite um sinal de bloqueio (transmitido pelo transmissor TA e recebido pelo receptor 
RB) que é traduzido na estação B pela abertura do contato NF do relé 85B. A não 
abertura do disjuntor A é garantida também por este sinal de bloqueio (que causa a 
abertura do contato NF local). 
Como se vê, é necessária uma perfeita coordenação dos tempos envolvidos, de 
modo que, na situação mostrada, não haja uma abertura incorreta do disjuntor B, seja 
pelo atraso no recebimento do sinal de bloqueio vindo de A, seja pela excessiva rapidez 
do relé PB. Essa coordenação é normalmente levada em consideração por uma lógica 
existente no esquema, que permite a coordenação e reforça a sensibilidade dada aos 
relés quando do ajuste. 
É importante notar que, neste tipo de arranjo, o carrier está normalmente OFF, 
ou seja, não há sinal sendo enviado em situação normal. Haverá transmissão apenas 
quando ocorrer uma falta detectada pelos relés START. 
Outro fato importante é que, nesse esquema, o chaveamento de um transmissor 
faz com que haja também a recepção local. 
Outra lógica adicional usada é a parada do carrier pelos relés pilot. Isto é, o 
transmissor é impedido de operar pelo relé pilot local, assegurando, dessa forma, que 
não haverá transmissão de sinal de bloqueio para defeitos internos. 
 
Pelo exposto, nota-se rapidez e seletividade na eliminação de defeito e conclui-se 
que este é o esquema ideal para uso de carrier, uma vez que só haverá transmissão de 
sinal para defeitos externos à linha, garantindo-se uma ótima qualidade do sinal de 
bloqueio. 
Uma outra função adicional existente nesse esquema é que, uma vez partido o 
transmissor para envio de sinal de bloqueio, este é mantido por algum tempo (cerca de 
150 ms), mesmo que o sensor S que originou a transmissor tenha desoperado. A razão 
disto pode ser acompanhada pela figura 8.32. 
 37
 
Figura 8.32 – Falta em F4: sentido de fluxo de corrente 
 
Nesta figura, há uma falta (F4) na linha 3 – 4 (próximo à barra B), de tal forma 
que as correntes de contribuição para o defeito têm o sentido indicado pelas setas. O 
comportamento da proteção será o seguinte: 
• na linha 1 – 2, os relés P1 e S2 operariam, sendo o disjuntor 1 bloqueado 
pelo sinal enviado de B para A pela operação do relé S2. 
• Na linha 3 – 4, há a operação dos relés P3 e P4, detectando-se o defeito 
interno à linha. 
Suponha-se ainda que o disjuntor 4 é o primeiro a ser aberto, ocorrendo,no 
disjuntor 3, um atraso na abertura. Nessas condições, a distribuição de correntes de 
defeitos é aquela mostrada na figura 8.32. Nesse período de transição, os seguintes 
fatos ocorreriam: 
• desoperação do relé S2 e conseqüente cessação de envio de sinal de 
bloqueio de B para A; 
• operação do relé P2 (caso haja suficiente corrente), preparando o circuito 
de abertura do disjuntor para a desoperação do relé P1 e operação do relé 
S1. 
 
Observe-se que tudo isto é possível de ocorrer, caso haja um defeito na proteção 
do disjuntor fazendo com que haja um retardo na sua abertura. Nessas condições, 
poderia ocorrer: 
• uma abertura indevida do disjuntor 2 (caso o relé P2 fechasse seus 
contatos antes do recebimento do sinal de bloqueio de A para B); 
• ou uma abertura incorreta do disjuntor 1 (caso o contato do relé P1 
permanecesse fechado, quando o sinal de bloqueio fosse removido pela 
desoperação do relé S2). 
 
 38
Por esse motivo, um retardo intencional na desoperação dos relés 85 é 
introduzido, garantindo assim a definição dos estados dos relés e mantendo o sinal de 
bloqueio por um período tal que cesse a situação transitória. 
 
 
8.7.4.2. Comparação Direcional por Desbloqueio 
O esquema de desbloqueio (unblocking) é mais simples na sua concepção do que 
o bloqueio porque, como pode ser visto na figura 34, só é necessário, por cada terminal, 
um sensor de defeito “olhando” no sentido da linha protegida, não sendo necessário o 
relé START. 
 
Figura 8.33: Comparação direcional por desbloqueio: esquema simplificado. 
 
Outra característica importante é que o sinal de bloqueio está permanentemente 
presente (transmissor ON), só deixando de haver sinal quando da detecção de um 
defeito interno ou externo à linha. 
Para que haja trip em um terminal, é necessário que o relé (P) opere e o receptor 
receba sinal de desbloqueio. 
 
Com o auxílio da figura 8.33, passamos a descrever o funcionamento dessa 
proteção: 
• Supondo-se falta externa em F1: haverá a operação do relé P2 que atuará 
no carrier, desbloqueando o circuito de abertura do disjuntor 1, que, 
entretanto, não se abrirá, porque não houve a operação do relé P1. Por 
outro lado, o disjuntor 2 também não se abrirá, porque, embora houvesse a 
operação do relé P2, o sinal de bloqueio é mantido pela não operação do 
relé P1. 
 
• Para um defeito interno em F2: há a operação dos relés P1 e P2, sendo 
completamente cancelado o sinal de bloqueio, com a conseqüente 
desoperação dos relés 85-1 e 85-2, sendo, então, dado o comando de 
abertura dos disjuntores 1 e 2. 
 
 39
Em termos de transmissão de sinal, esse esquema apresenta as mesmas vantagens 
do esquema de bloqueio, uma vez que não há transmissão de sinal para defeitos 
internos à linha. 
Em termos de segurança no bloqueio para defeitos externos, esse esquema 
apresenta a vantagem de já possuir o sinal presente. Assim, quando um relé P operar 
para um defeito externo, já encontrará o caminho de trip bloqueado. Note-se que, desse 
modo, não é tão grave o problema da coordenação de tempos. 
Outra vantagem apresentada por esse esquema é que, estando os transmissores 
permanentemente em ON, há uma constante supervisão do nível do sinal carrier, 
podendo-se dessa forma, diminuir a periodicidade dos testes. 
 
 
 
8.7.4.3. Transfer Trip 
 
Antes da descrição do esquema propriamente dito, algumas observações devem 
ser feitas. Nos esquemas de transfer trip, são necessários dois equipamentos distintos, 
operando em freqüências diferentes e suficientemente afastadas para que não haja 
interação entre os dois equipamentos. Assim sendo, conforme mostrado na figura 
13.34, o transmissor T1 e o receptor R1, localizados nas subestações B e A, 
respectivamente, operam na freqüência f1, enquanto que o transmissor T2 e o receptor 
R2, localizados nas subestações A e B, respectivamente, operam na freqüência f2. 
 
Figura 8.34: Transfer trip: esquema simplificado. 
 
Durante a operação normal, os transmissores não estão chaveados, emitindo, 
entretanto, um sinal contínuo, chamado sinal de guard, que faz com que os relés G1 e 
G2 dos receptores R1 e R2 fiquem operados, mantendo seus contatos N.F abertos. 
Os sinais de guard têm a função básica de supervisionar os canais, fazendo 
também parte de uma lógica necessária para diminuir a probabilidade de operação 
indevida, causada por ruído ou defeitos semelhantes. 
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Quando um transmissor é chaveado para transmissão, ele desvia o sinal de saída 
da freqüência de guard para a freqüência de trip. Desse modo, deixando de haver sinal 
de guard, haverá a desoperação do relé de guard correspondente e, com a emissão da 
freqüência de trip, é energizado um relé de trip. 
Um fator que limita o uso desse esquema é o fato de os relés sensores terem que 
ser ajustados para não alcançarem o terminal da linha (normalmente ajustados de 80 a 
90% da linha). Para relés de distância, isto normalmente é conseguido, mas para relés 
de corrente é dificílimo, a não ser em casos específicos. 
O entendimento do funcionamento é bastante fácil, uma vez que os relés sensores 
só operam para defeitos internos à linha. A operação de um deles faz com que seja 
aberto o disjuntor local e enviado sinal de transfer trip para o outro terminal. 
 
 
Esse tipo de esquema é normalmente usado nos seguintes casos: 
 
Proteção de Reator Shunt: 
Por sua localização, o reator necessita de que os disjuntores de ambos os terminais se 
abram para isolá-lo de um defeito nele ocorrido. Nesse caso, o transfer trip é partido 
pelos relés de proteção do reator, como relé de gás, diferencial , etc. 
 
Proteção Contra Sobretensões: 
São casos em que a presença de uma linha aberta em apenas um terminal ocasionaria 
níveis de tensão inaceitáveis para os equipamentos, havendo assim, a necessidade do 
uso da transferência de disparo. 
 
Linhas Conectadas a Fontes muito Pequenas: 
É o caso típico em que uma linha de interligação conecta dois sistemas sendo um deles 
de pequena geração, de modo que, quando da ocorrência de defeitos na linha, não há 
corrente de curto-circuito necessária para sensibilizar os relés convenientemente. Isto 
pode ser melhor entendido pela figura 8.35. 
 
Figura 8.35 – Fonte fraca.