Treinamento de Proteção em Sistemas Elétricos

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ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
OPUS-F
MÓDULO DE PROTEÇÃO
1
OPERAÇÃO DE USINA - FORMAÇÃO - PROTEÇÃO I
CENTRO DE TREINAMENTO - INSTRUTOR RUBENS KAMIMURA
1
Módulo PROTEÇÃO OPUS-F
Instrutor:
Rubens KAMIMURA (33 anos de CESP)
CREA-SP: 5062246285/TD
Experiência:
Comissionamentos de UHEs
Reguladores de Velocidade, Tensão (excitação), Proteção, Medição Faturamento - (eletromecânico e digital), Controles Conjuntos (ativo e reativo) de geração, CAG, CCF, Manutenções Eletrônica, etc.
Treinamentos (nas instalações – local e internacional)
Engenharia de manutenção eletromecânica
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Rubens KAMIMURA
2
PROTEÇÃO
Módulo: Proteção (OPUS-F)
Objetivo:
Proporcionar ao treinando o conhecimento da filosofia de operação das principais proteções.
Carga horária: 24 horas (25/08 a 17/09/2008)
Recursos didáticos: transparências (PowerPoint)
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AVALIAÇÃO: pré teste e pós teste
3
PROTEÇÃO
Conteúdo programático do módulo:
 Designação das principais funções de proteção;
 Estudo de curto-circuito/coordenação da proteção;
 Proteção de geradores;
 Proteção de transformadores;
 Proteção de linhas;
 Proteção de barras;
 Proteção contra falha de disjuntor.
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4
 Termos técnicos mais usados;
 Estudos do relé de proteção;
 Tecnologia digital micro-processada na proteção;
1º. dia
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5
TERMOS TÉCNICOS MAIS USADOS
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6
PROTEÇÃO
TERMOS TÉCNICOS MAIS USADOS:
 PICKUP:
Ponto em que a variável (tensão ou corrente) injetada sensibilizam o relé de proteção, causando o início da operação em relés (eletromecânico, eletrônico ou digital). 
Exemplo: inicia o movimento do disco de indução em relés eletromecânicos.
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7
PROTEÇÃO
 TRIP:
Ponto em que o relé de proteção fecha os contatos de saída. Isso ocorre quando o valor da corrente ou tensão de pickup permanecem no sistema por um período de tempo especificado pelo usuário ou por um tempo definido por uma curva, também pré-determinado pelo usuário.
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8
PROTEÇÃO
 DROPOUT:
Retorno dos contatos dos relés de proteção a sua posição de repouso ou reset da unidade de proteção após ter executado com sucesso sua operação.
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9
ESTUDOS DO RELÉ DE PROTEÇÃO
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PROTEÇÃO
ESTUDOS DO RELÉ DE PROTEÇÃO
INTRODUÇÃO
Quando se fala em proteção de uma rede elétrica, ocorre-nos, de imediato, a imagem de um relé de proteção.
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PROTEÇÃO
RELÉS DE PROTEÇÃO
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PROTEÇÃO
RELÉ DE PROTEÇÃO DIGITAL (com diversas funções)
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PROTEÇÃO
Vistas do RELÉ DE PROTEÇÃO
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Chassis 19”
Modulo
Painel frontal
Frente
Traseira
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RELÉ DE PROTEÇÃO DIGITAL (com diversas funções)
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PROTEÇÃO
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DESIGNAÇÃO DAS PRINCIPAIS FUNÇÕES DE PROTEÇÃO
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DESIGNAÇÃO DAS PRINCIPAIS FUNÇÕES DE PROTEÇÃO:
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NÚMERO
DESCRIÇÃO
12
Elemento de sobrevelocidade
21
Elemento de distância
24
Elemento Volts/Hz
25
Elemento de verificação de sincronismo
27
Subtensão
32
Elemento direcional de potência
37
Subcorrente
38
Elemento de sobretemperatura dos mancais
39
Elemento de vibração nos mancais
PROTEÇÃO
17
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NÚMERO
DESCRIÇÃO
40
Perda de excitação
46
Desbalanço de corrente (ou sobrecorrente de sequência Negativa)
47
Desbalanço de tensão (ou sobretensão de sequência Negativa)
48
Rotor bloqueado
49
Elemento de sobretemperatura no estator
50
Sobrecorrente instantâneo de fase
51
Subrecorrente temporizado de fase
51V
Sobrecorrente de fase com restrição por tensão
50G/50N
Sobrecorrente instantâneo de terra/neutro
PROTEÇÃO
18
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NÚMERO
DESCRIÇÃO
51G/51N
Sobrecorrente temporizado de terra/neutro
50BF
Elemento de falha do disjuntor
59
Sobretensão 
59N
Sobretensão de neutro
60
Falha do fusível do TP
64
Falta à terra no estator
64R
Falta à terra no rotor
67
Sobrecorrente direcional de fase
67G/67N
Sobrecorrente direcional de terra/neutro
PROTEÇÃO
19
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NÚMERO
DESCRIÇÃO
74
Elemento de alarme
68
Out-of-step (Proteção de falta de sincronismo)
79
Religamento
81U
Subfreqüência
81O
Sobreqüência
86
Bloqueio
87
Diferencial
94
Elemento de trip
PROTEÇÃO
20
20
CENTRO DE TREINAMENTO - INSTRUTOR RUBENS KAMIMURA
OPERAÇÃO DE USINA - FORMAÇÃO - PROTEÇÃO I
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TECNOLOGIA DIGITAL MICRO PROCESSADA NA PROTEÇÃO
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 Com a advento da tecnologia digital micro processada na proteção de sistemas elétricos, principalmente a partir dos anos 90, houve uma mudança significativa no enfoque de algumas das atividades de proteção. 
 Adicionalmente, algumas funções de proteção que antes eram impossíveis ou muito onerosas para serem implementadas com a tecnologia convencional, estão hoje disponíveis para uso nos relés numéricos. 
PROTEÇÃO
22
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 Assim sendo, o uso de algumas funções inéditas para a proteção de componentes do sistema elétrico passou a ser possível. 
 Considerando o exposto, o profissional da área necessita ter noções dos componentes principais de um relé digital e dos processos implementados por “software” e ter uma idéia da flexibilidade introduzida pela proteção digital. 
PROTEÇÃO
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 Este curso tem a finalidade de introduzir também esses conhecimentos. 
PROTEÇÃO
24
PROTEÇÃO
ESTRUTURA DAS PROTEÇÕES DIGITAIS
AQUISIÇÃO DE DADOS AC
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ENTRADAS DIGITAIS
MICROPROCESSADOR
MEMÓRIA COM ALGORITMO DA PROTEÇÃO
CONTATOS DE SAÍDA
25
PROTEÇÃO DIGITAL
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26
UMA FUNÇÃO DE PROTEÇÃO
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27
PROTEÇÃO ELEMENTAR
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28
PROTEÇÃO ELETROMECÂNICA
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29
Qual é o papel do relé ?
 O relé é instalado para proteger um determinado circuito (ou equipamento) contra condições anormais (defeitos).
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PROTEÇÃO
30
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PROTEÇÃO
31
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PROTEÇÃO
32
Para proteger um circuito (ou equipamento) o relé deve:
 Ficar “sentindo” a grandeza que sofrerá alteração com o defeito. 
Por exemplo: um curto-circuito é percebido pelo aumento da corrente.
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PROTEÇÃO
33
Para proteger um circuito (ou equipamento) o relé deve:
 Ficar “comparando” o valor desta grandeza com um valor de ajuste.
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PROTEÇÃO
34
Para proteger um circuito
(ou equipamento) o relé deve:
 “Comandar”, se este valor ultrapassar o valor de ajuste, as operações de:
 . desligamento de disjuntores;
 . sinalização acústica e ótica (visual); 
 . acionamento de dispositivos contra incêndios; 
 . etc.
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PROTEÇÃO
35
O relé poderá fazer um, alguns, ou todos estes comandos, conforme seja o caso.
 Para um relé de sobre, e 
 para um relé de sub (subtensão, por ex.), a grandeza controlada deve ficar abaixo do valor de ajuste para que haja comandos. 
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PROTEÇÃO
36
Para sentir, comparar e comandar, qual deve ser a constituição básica do relé ?
Basicamente todos relés têm 3 elementos:
 Elemento sensível: fica “sentindo” a grandeza controlada; 
 Elemento de comparação: compara a grandeza controlada com o valor de ajuste; 
 Elemento de comando: executa os comandos citados na página anterior: abertura de disjuntores, sinalizações, etc. 
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PROTEÇÃO
37
Quais são os elementos básicos de um relé ?
Dê a função de cada um.
Basicamente 3 elementos:
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PROTEÇÃO
38
1
2
3
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PROTEÇÃO
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PROTEÇÃO (função na proteção digital)
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40
PROTEÇÃO (diagrama)
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PROTEÇÃO (eletromecânico)
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42
PROTEÇÃO (curva)
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43
PROTEÇÃO (curva)
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44
PROTEÇÃO (ex. ajuste)
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45
PROTEÇÃO (ex. ajuste)
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0,4
5
t (s)
*I
MULT. TAP
T.L.=10%
O.A. Relé:
ITAP = 6A
T.L. =10
INST. = 8*I
TC = 50/5A
Time Level
Icc =Mult x RTC x Tap = 300A (no primário) 
30A (rele)
46
PROTEÇÃO (ex. ajuste)
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Dados: TAP = 2,5 A
 INST = 6 x I
800/5
50
51
Temporizado: 2,5 A (partida)
Instantâneo: 15 A (partida = 6 x 2,5)
47
Classificação dos Relés:
 Os relés são classificados em função da grandeza física para qual o elemento sensível é influenciado: relés elétricos, mecânicos, óticos, pneumático, etc.
 Para cada uma dessas categorias de relé, podemos subdividir a classificação que como exemplo pegaremos os relés elétricos pois estão mais ligados à nossas atividades. 
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PROTEÇÃO
48
Relés que utilizam de grandezas elétricas para o seu funcionamento:
 Tensão; 
 Corrente;
 Reatância;
 Freqüência;
 Ângulo de fase. 
 Potência;
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PROTEÇÃO
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Cada um destes ainda pode ser diferenciado pelo prefixo:
 Sobre - Relé que opera quando a grandeza atuante ultrapassa o valor pré determinado; 
 Sub - Relé que opera quando a grandeza atuante cai abaixo de um valor pré determinado; 
 Direcional - Relé que opera quando a grandeza atuante circula num sentido pré determinado.
 Diferencial - Relé que opera quando a diferença de duas grandezas ultrapassar um valor pré determinado; 
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PROTEÇÃO
50
Pelo princípio de funcionamento do elemento sensor:
 Ferro Magnético: Uma bobina fixa, percorrida por uma corrente elétrica produzirá um fluxo que atrairá uma peça metálica móvel que estará sobre a influência deste fluxo; 
 Eletro Magnético: Uma bobina móvel, percorrida por uma corrente elétrica produzirá um fluxo que irá interagir com o fluxo magnético de um imã permanente; 
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PROTEÇÃO
51
 Eletro dinâmico: Duas bobinas sendo uma fixa e a outra móvel ambas percorridas por corrente elétrica produzirão fluxos magnéticos que irão se interagir; 
 Indução: Utilizam forças eletrodinâmicas de circuitos indutores fixos sobre as correntes induzidas sobre peças móveis ( discos ou tambores ); 
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PROTEÇÃO
52
PROTEÇÃO
 Térmicos: Utiliza as diferenças de dilatação de metais que estão intimamente unidos (princípio da bilâmina); 
 Meio sólido: Utilização de circuitos eletrônicos.
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 Relés primários: o elemento sensor é conectado diretamente na rede a ser protegida ficando o relé no potencial da mesma;
 Relé secundário: O elemento sensor é conectado indiretamente na rede a ser protegida ficando o relé ligado no secundário de um transformador (TC ou TP). 
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PROTEÇÃO
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 Atuação direta: O elemento de comando do relé é ligado diretamente ao equipamento a ser operado (comando mecânico);
 Atuação indireta: O elemento de comando do relé é ligado indiretamente ao equipamento a ser operado (comando elétrico por relé auxiliar);
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PROTEÇÃO
55
Quanto ao tempo de atuação:
 Instantâneo: Para qualquer valor da grandeza controlada que ultrapasse o valor de ajuste não existirá temporização intencional do relé;
 Temporizado: Para qualquer valor da grandeza controlada que ultrapasse o valor de ajuste haverá uma temporização intencional para atuação do mesmo.
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PROTEÇÃO
56
ESTUDO DO CURTO-CIRCUITO
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57
ESTUDO DO CURTO-CIRCUITO
Introdução
Quase sempre, quando falamos em anormalidades em um circuito ou em equipamento elétrico, associamos a tais anormalidades a existência (ou possibilidade de existir) de curto-circuito.
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PROTEÇÃO
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Necessidade de conhecimento
 COMPONENTES SIMÉTRICAS
SEQÜENCIA ZERO
COM PRESENÇA DE TERRA.
SEQÜÊNCIA NEGATIVA
COM DESEQUILÍBRIO DE CORRENTE.
SEQÜÊNCIA POSITIVA
SEMPRE PRESENTE.
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Valores por unidade - PU
Vetores, deslocamentos angulares, etc
PROTEÇÃO
59
PROTEÇÃO
 TIPOS DE CURTO-CIRCUITOS/ANORMALIDADES
CURTO-CIRCUITO FASE-TERRA;
CURTO-CIRCUITO BIFÁSICO;
CURTO-CIRCUITO BIFASÁFICO-TERRA;
CURTO-CIRCUITO TRIFÁSICO;
UMA FASE ABERTA;
DUAS FASES ABERTAS;
CARGA ASSIMÉTRICA;
CURTO-CIRCUITO COM ALTA IMPEDÂNCIA, ETC.
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60
Como exemplos comuns de anormalidades podemos citar:
 Ruptura de cabos com conseqüentes quedas; 
 Choque acidental entre duas fases; 
 Animais (isto é bastante comum em cubículos de 13,8 kV, onde raposas, gambás, pássaros e outros, eventualmente provocam contatos entre duas fases ou entre fase e terra). 
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PROTEÇÃO
61
 As anormalidades acima citadas, bem como tantas outras, comuns na vida do operador, resultam em curto-circuito.
 No capítulo anterior vimos que a proteção nos lembra relés, mas na realidade, proteção lembra relés e curto-circuitos.
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PROTEÇÃO
62
PROTEÇÃO I
Mas, o que vem a ser exatamente curto-circuito ? 
experiência
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63
PROTEÇÃO I
Mas, o que vem a ser exatamente curto-circuito ? 
 Na experiência, temos um transformador alimentando uma carga e a bobina B representa certo comprimento de linha.
 A impedância*, calculada a partir dos valores de tensão e de corrente, é: 
 Z = v/i
* Em corrente
alternada, ao quociente V/I dá-se o nome de impedância (e não resistência); sua unidade é a mesma da resistência e também representa uma “dificuldade” à passagem da corrente.
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64
PROTEÇÃO I
Mas, o que vem a ser exatamente curto-circuito ? 
 Uma diminuição brusca na impedância, pela colocação de um condutor em paralelo com a carga, resulta num curto-circuito. 
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curto-circuito!
65
PROTEÇÃO I
Mas, o que vem a ser exatamente curto-circuito ? 
Observamos:
 um aumento acentuado da corrente;
 uma queda de tensão.
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“V” tende a zero!
ICC
66
PROTEÇÃO I
Mas, o que vem a ser exatamente curto-circuito ? 
 “Curto-circuito é a diminuição brusca da impedância do circuito com conseqüente aumento da corrente e queda de tensão (para circuito solidamente aterrado)”.
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67
PROTEÇÃO I
Esta corrente elevada provoca aquecimento excessivo nos condutores e equipamentos. 
O aquecimento poderá danificar os equipamentos. 
Dois fatores devem ser considerados:
 O valor atingido pela corrente de curto-circuito; 
 O tempo que este curto fica alimentado (a duração do curto).
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68
PROTEÇÃO I
Quais são os tipos de curto-circuito que podem ocorrer num sistema trifásico de neutro aterrado ?*
Tipos de Curto-circuito Num Sistema Trifásico de Neutro Aterrado:
Curto Fase e Terra
1) Há aumento na corrente da fase em curto; 
2) Há corrente de terra. 
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69
PROTEÇÃO I
Curto Fase e Terra
* Os sistemas elétricos trifásicos normalmente são de neutro aterrado.
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A
B
V
70
PROTEÇÃO I
Curto Fase e Terra
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71
PROTEÇÃO I
Curto duas Fases e Terra 
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72
PROTEÇÃO I
Curto duas Fases e Terra 
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
73
PROTEÇÃO I
Curto entre duas Fases
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Para um curto-circuito entre a fase branca e a vermelha será sensibilizado o relé da fase vermelha não havendo sensibilização do relé de terra
74
PROTEÇÃO I
Curto-circuito Trifásico Balanceado* 
 As três correntes se elevam a um mesmo valor; 
 Não há corrente de terra.
* Para efeito de estudo, os curtos-circuitos trifásicos são, sempre, considerados balanceados (equilibrados), ou seja, as três correntes são consideradas de mesmo valor.
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75
PROTEÇÃO I
Curto-circuito Trifásico Balanceado* 
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76
PROTEÇÃO I
Causas dos Curtos-circuitos 
Os curtos-circuitos podem ser originados pelas mais diversas causas. 
Dentre elas relacionamos algumas:
 Fogo sob a linha de transmissão: o fogo provoca dilatação dos cabos e diminuição nas propriedades isolantes do ar. Com a dilatação, a distância entre os cabos pode diminuir; isto, aliado à diminuição da resistência do ar, pode resultar em curto-circuito;
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77
PROTEÇÃO I
Causas dos Curtos-circuitos 
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78
PROTEÇÃO I
Causas dos Curtos-circuitos 
 Contato entre fases ou entre fase neutro; 
 Energização de uma linha com chave terra fechada; 
 Animais;
 Deterioração da isolação de um equipamento devido a sobreaquecimento ou produto químico; 
 Descargas atmosféricas: a descarga atmosférica provoca uma sobretensão na linha, que pode vencer a isolação entre a fase e a torre (que está aterrada), caracterizando um curto-circuito fase terra.
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79
PROTEÇÃO I
Conceitue curto-circuito para sistema trifásico solidamente aterrado
 O que acontece com a corrente ?
 O que acontece com a tensão ?
 O que resulta da impedância ?
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80
PROTEÇÃO I
Cite dois fatores que determinarão o sobreaquecimento sofrido por um equipamento quando de um curto-circuito, além das condições de refrigeração*. 
 Intensidade (amplitude) da corrente de curto ?
 Duração (tempo) do curto ?
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81
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82
2º. dia
PROTEÇÃO
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AJUSTES DA PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE
83
PROTEÇÃO
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
AJUSTES DA PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE
IN=200A
4.000A
1.000A
600A
300A
500A
IN=150A
IN=50A
50/5
A
2
4
3
50/5
150/5
1
200/5
B
C
D
E
84
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
0,4s
480A
0,35s
810A
0,72s
0,45s
2.400A
1
2
4
3
50/5
50/5
150/5
200/5
A
B
C
D
E
1,15s
0,65s
5s
4.000A
1.000A
500A
300A
600A
0,35s
AJUSTES DA PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE
85
ZONAS DE PROTEÇÃO
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86
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO
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PROTEÇÃO I
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO
Introdução
Num sistema elétrico, quando ocorre um curto-circuito, os equipamentos são submetidos a elevadas correntes que podem danificá-los ou diminuir-lhes a vida útil.
 O dano para o equipamento será tanto menor quanto mais rápido for interrompida a corrente de curto-circuito.
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88
PROTEÇÃO
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO
Uma característica altamente desejada no sistema de proteção é a rapidez.
No sistema da figura abaixo ocorre um curto-circuito na saída I:
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89
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO
Qual relé deve atuar para eliminar a corrente de curto? 
 O ajuste do R2 pode comandar um desligamento instantâneo do disjuntor para este defeito ? 
 Para um curto-circuito na saída I, deverá ser desligado o disjuntor 3, pela atuação do relé 3. 
 Desta forma, apenas os consumidores da saída I ficarão desenergizados.
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90
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO
Num bom sistema de proteção, quando da ocorrência de um defeito, deve ser desconectado do sistema apenas o trecho (o menor possível) necessário para a eliminação desse defeito.
A essa característica chamamos Seletividade.
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91
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO
Para qualquer curto, em qualquer uma das saídas, o disjuntor desligado pela proteção deve ser o da saída defeituosa.
Sendo assim, o R2 não terá atuação instantânea para curtos nas saídas, pois teríamos, no caso do nosso exemplo, aberturas simultâneas dos disjuntores 2 e 3, o que não seria seletivo.
Chama-se coordenação acerto das diversas proteções para se conseguir seletividade.
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92
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO
Comentamos que o relé R2 não pode ter atuação instantânea, pois ficaria descoordenado com as proteções dos alimentadores. 
Por outro lado, se ocorrer um curto-circuito na barra, é o R2 que deverá atuar. 
Esta atuação não será instantânea, devido à necessidade de coordenarmos este relé com os dos alimentadores. 
Tivemos que sacrificar o tempo.
Quase sempre há sacrifício da rapidez para se conseguir seletividade.
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93
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
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COORDENAÇÃO DA
PROTEÇÃO PRINCIPAL
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COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO PRINCIPAL
Estando as proteções coordenadas, para um curto em p1 atuará o r3 e desligar-se-á o disjuntor 3.
Dizemos que o r3 é a proteção principal para defeitos no alimentador I.
Da mesma forma, R4 é a proteção principal para o alimentador II.
Ocorrendo um curto-circuito no barramento de 13,8 kV, a proteção principal é o R2, que desligará o disjuntor 2. 
A propósito, o R2 não pode ter atuação instantânea. 
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COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO PRINCIPAL
Falhas que Podem Ocorrer na Proteção Principal 
Consideramos novamente a figura ANTERIOR muitas vezes ocorre um curto-circuito no alimentador e a proteção principal não desliga o disjuntor (ou disjuntores) por ela comandado.
Neste caso, dizemos que a proteção principal falhou.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
97
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO PRINCIPAL
Falhas que Podem Ocorrer na Proteção Principal 
Algumas possíveis causas de falhas na proteção principal :
 Defeito mecânico no relé; 
 Defeito na fiação do relé; 
*. Falta de corrente contínua para comando do disjuntor; 
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
98
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO PRINCIPAL
Falhas que Podem Ocorrer na Proteção Principal 
Algumas possíveis causas de falhas na proteção principal :
 Defeito na fiação do secundário do TC; 
 Erro nos ajustes do relé;
*. Defeito do disjuntor. 
* 1. Essas Falhas, apesar de não serem do relé, consideramos como falhas do sistema de proteção.
* 2. Existem muitas outras falhas possíveis, além das listadas.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
99
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO PRINCIPAL
Falhas que Podem Ocorrer na Proteção Principal 
Falhando a proteção principal, como ficará o curto-circuito?
 Colocará todos os equipamentos em risco?
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
100
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO RETAGUARDA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
101
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO PRINCIPAL
Ocorrendo um curto-circuito em P1 e falhando a proteção principal, R3, então a corrente de curto-circuito será mantida até que dê o tempo de atuação de R2. 
O relé R2 atua desligando o disjuntor 4, eliminando o curto-circuito.
Para o esquema acima, o relé R2 é proteção de retaguarda das proteções dos alimentadores.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
102
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO PRINCIPAL
Notas:
 Sempre que houver a atuação da proteção de retaguarda, haverá alguma perda de seletividade e de rapidez;
 Sempre que um defeito sensibilizar a proteção principal, a proteção de retaguarda será também sensibilizada, mas face ao tempo de atuação, será a principal que atuará, eliminando o defeito. A proteção de retaguarda se rearma;
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
103
COORDENAÇÃO DA PROTEÇÃO PRINCIPAL
Notas:
 Na figura anterior, R2 é retaguarda para curtos nos alimentadores e é proteção principal para curtos na barra de 13,8 kV.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
104
SISTEMAS ISOLADOS (ATERRAMENTO)
CURTO MONOFÁSICO
SISTEMA ISOLADO
CURTO-CIRCUITO
FASE A-TERRA
NORMAL
60º
VAN0
VA=0
VA=0
VB=VV  0
3 x VBN = 3 x VVN
VB
VV
VAB
VBV
VVA
0
0
VAB = VA - VB
VVA = VV - VA
0
0
n
TERRA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
105
SISTEMAS ISOLADOS (ATERRAMENTO)
CURTO MONOFÁSICO
SISTEMA ISOLADO
VAB = VA - VB
VVA = VV - VA
0
0
VA=0
VB
VV
-VB
VAB
VAB
-VB
-VA
VVA
VVA
60º
VBV
VBV
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
106
SISTEMAS ISOLADOS (ATERRAMENTO)
CURTO MONOFÁSICO
SISTEMA ATERRADO SOLIDAMENTE
CURTO-CIRCUITO
FASE A-TERRA
NORMAL
VAN=0
VAN=0
30º
TERRA
n
n
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
107
PROTEÇÃO DE GERADORES
Funcionamento do gerador
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
108
PROTEÇÃO DE GERADORES
Funcionamento do gerador
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
G [MW]
M [MW]
Q [MVAr]
-Q MVAr]
109
PROTEÇÃO DE GERADORES
 O gerador por ser uma máquina eletromagnética dinâmica pois possui parte girante necessitando de uma maior quantidade de proteções visto as variantes ao qual ela está sujeita e o seu grau de importância para o sistema elétrico de potência sem contar com seu elevado custo.
 As proteções para o gerador serão determinadas levando em conta suas características elétricas e construtivas.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
110
PROTEÇÃO DE GERADORES
TIPO DE ATERRAMENTO:
In = 4686 A
(1) QUAL VALOR MÁXIMO DE I_cc ?
(2) QUE TIPO DE CURTO-CIRCUITO É PARA O GERADOR ?
G
~
dYn1 ou 11
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
111
PROTEÇÃO DE GERADORES
TIPO DE ATERRAMENTO:
 O neutro do gerador ( centro estrela ) pode ser isolado, rigidamente aterrado ou aterrado através de resistência, indutância ou transformador de distribuição com resistência conectada em seu secundário. Tais artifícios tem por objetivo limitar o valor da corrente que circularia. 
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Em caso de um curto circuito, em valor 
não superior a 12 A
112
PROTEÇÃO DE GERADORES
Corrente de curto circuito:
Defeitos do lado de baixa tensão ( BT- Gerador )
 Fase terra – Embora os valores de corrente de curto circuito para este defeito seja limitada pela inserção de uma impedância no aterramento do centro estrela do gerador, os valores das tensões para as fases que não estão em curto circuito assumirão valores elevados, submetendo assim os enrolamentos a situações que poderão romper o isolamento do estator.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
113
PROTEÇÃO DE GERADORES
 
 Y
dYn11
G
~
AT
TR
IA
IB
IV
Vh
VA
Vh = VA + VB + VV = 0 (NORMAL)
Vh  0 (CURTO-CIRCUITO)
VB
VV
DETETOR
DE
SOBRETENSÃO !
CIRCUITO DELTA ABERTO
VA
VB
VV
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
114
PROTEÇÃO DE GERADORES
Corrente de curto circuito:
 Bifásico ou trifásico – Os valores das correntes de curto para estes defeitos serão de valor muito elevado sendo as mesmas altamente danosas para o gerador.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
115
PROTEÇÃO DE GERADORES
Corrente de curto circuito:
Defeitos no lado de alta tensão – ( AT – Sistema )
 Para qualquer defeito do lado de alta tensão do transformador os valores de corrente de curto circuito no lado do gerador serão altos e são considerados danosos para o mesmo.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
116
PROTEÇÃO DE GERADORES
G
 
 Y
dYn11
~
AT
TR
ICC
IA(CC)=?
IB(CC)= 0 A
IV(CC)= - IA
3i0 = 0 A
?
O QUE ACONTECE NO CURTO-CIRCUITO?
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
117
PROTEÇÃO DE GERADORES
3i0 = 0 A
IAcc
IAcc
 
 Y
dYn11
G
~
AT
TR
IACC
BT
VEJAM !
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
118
PROTEÇÃO DE GERADORES
3i0 = 0 A
IAcc
IAcc
 
 Y
dYn11
G
~
AT
TR
IACC
BT
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
3i0 É IGUAL A ZERO?
3i0 = In = 0, pois IAcc + (-IAcc) = 0
119
PROTEÇÃO DE GERADORES
EQUIVALE: CURTO BIFÁSICO PARA O GERADOR
(SUGEM COMPONENTES DE SEQÜÊNCIA + E – NO GERADOR) 
~
TR
dYn 11
A
B
V
A
B
V
N
CURTO A-N
CURTO MONOFÁSICO NA AT
(SURGEM COMP. SEQ. +, - e 0)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
120
PROTEÇÃO DE GERADORES
DEFEITO MONOFÁSICO NO LADO DO SISTEMA
REFLETE DEFEITO BIFÁSICO NO LADO DO GERADOR
H0
11-X2
H1-8
H2-12
H3-4
7-X1
3-X3
IA
IA
IA
IA = -IV
dYn 11
Se sistema radial
3i0
3i0
3i0=1pu
=100%
IA = 3 x 3i0 = 0,58pu = 58%
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
121
PROTEÇÃO DE GERADORES
DEFEITO MONOFÁSICO NO LADO DO SISTEMA
REFLETE DEFEITO BIFÁSICO NO LADO DO GERADOR
H1-8
H2-12
H3-4
H0
7-X1
11-X2
3-X3
IA=1.367A
IA=9.935A
IA
IA = -IV
dYn 11
Se sistema anel
Icc=22.795A
3i0=1.367A
3i0=173,7
IA = 3 x i1 = 2,374
3i0=10,419
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
122
PROTEÇÃO DE GERADORES
Corrente de curto circuito:
 As anormalidades que afetam, o funcionamento do gerador podem ser classificadas em anormalidades de origem externa as quais suas origens vem do sistema elétrico e de origem interna cujas origens vem do próprio gerador e ou equipamentos associados.
Origem externa ( Sistema )
 Sobretensões
 Transitórios de chaveamento
 Rejeição de carga
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
123
PROTEÇÃO DE GERADORES
Corrente de curto circuito:
Origem externa ( Sistema )
 Sobrecargas
 Oscilação de potência
 Curto circuito em LT’s e equipamentos
 Desbalanço de carga
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
124
PROTEÇÃO DE GERADORES
Corrente de curto circuito:
Origem interna ( Gerador )
 Curto circuito 
 Rotor
 Estator
 TC’s
 TP’s
 Transformador elevador
 Barras e cabos
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
125
PROTEÇÃO DE GERADORES
Corrente de curto circuito:
 Serviço auxiliar
 Turbina
 Excitação
 Regulador de tensão
 Regulador de velocidade
 Existindo qualquer das anormalidades mencionadas deverá ocorrer a operação de uma ou mais proteções para que haja a retirada do gerador do sistema.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
126
PROTEÇÃO DE GERADORES
Corrente de curto circuito:
Um curto circuito entre espiras de uma mesma fase do estator em um gerador sensibilizará o relé diferencial?
 Não. 
Porque?
 Embora o defeito se encontre dentro da zona de proteção do relé diferencial, a mesma não irá operar, pois a corrente de defeito não está passando pelos seus sensores (TC).
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
127
PROTEÇÃO DE GERADORES
O quadro relaciona as anormalidades com as referidas proteções:
ANORMALIDADES 
PROTEÇÃO 
Curto circuito no estator (fases), transformador e equipamentos 
Diferencial – 87
Curto circuito para terra no estator
Terra estator - 64 
Curto circuito do rotor a massa 
Terra rotor – 64R 
Alimentação de carga assimétrica 
Seqüência negativa – 46 
Sobretensão 
Sobretensão – 59
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
128
PROTEÇÃO DE GERADORES
O quadro relaciona as anormalidades com as referidas proteções:
ANORMALIDADES 
PROTEÇÃO 
Curto circuito no estator, transformador, equipamentos e barramentos 
Impedância – 21 (subimpedância)
Sobrecargas 
Térmico – 49
Curto circuito
Sobrecorrente – 51 (retaguarda)
Oscilação de potência, falha na excitação 
Perda de excitação – 40
Retorno de energia (motorização) 
Direcional de potência – 32
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
129
PROTEÇÃO DE GERADORES
O quadro relaciona as anormalidades com as referidas proteções:
ANORMALIDADES 
PROTEÇÃO 
Sobre excitação 
Volt / Hertz - 24
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
130
PROTEÇÃO DE GERADORES
Exemplo 
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
M
M
87
G
~
I
i
i
3Y
3Y
131
PROTEÇÃO DE GERADORES
Exemplo 
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
M
M
87
G
~
i
I
I=0
3Y
3Y
132
PROTEÇÃO DE GERADORES
PROTEÇÃO
ANORMALIDADE
87
CURTO-CIRCUITO NO ESTATOR (FASES), TRAFO E EQUIPAMENTOS
64
CURTO-CIRCUITO À TERRA NO ESTATOR
64R
CURTO-CIRCUITO NO ROTOR
46
CARGA ASSIMÉTRICA
59
SOBRETENSÃO
21
CURTO-CIRCUITO NO ESTATOR, TRAFO, EQUIPAMENTOS, BARRAMENTOS (AT) E LT (RETAGUARDA)
49
SOBRECARGA
51
CURTO-CIRCUITO (RETAGUARDA)
40
FALHA NA EXCITAÇÃO, OSCILAÇÃO DE POTENCIA
32
RETORNO DE ENERGIA (MOTORIZAÇÃO)
81
SOBREEXCITAÇÃO / TRAFO.
ANORMALIDADES QUE AFETAM A OPERAÇÃO DO GERADOR
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
133
PROTEÇÃO DE GERADORES
TIPO DE CURTO-CIRCUITO
PROTEÇÕES ATUANTES
FASE-TERRA
TERRA ESTATOR (64S) (... Cuidado com sobretensão)
BIFÁSICO
87, 21, 50/51
BIFÁSICO-TERRA
87, 21, 50/51, 64S
TRIFÁSICO
87, 21, 50/51
DEFEITO NO TRECHO GERADOR ATÉ LADO BT DO TRAFO
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
134
PROTEÇÃO DE GERADORES
TIPO DE CURTO-CIRCUITO
PROTEÇÕES ATUANTES
FASE-TERRA
87(ZONA); 87(BARRA); 21; 50/51(N DO TR); 50/51(G)
BIFÁSICO
87(ZONA); 87(BARRA); 21; 50/51(G)
BIFÁSICO-TERRA
87(ZONA); 87(BARRA); 21; 50/51(N DO TR); 50/51(G)
TRIFÁSICO
87(ZONA); 87(BARRA); 21; 50/51(G)
DEFEITO NO LADO AT DO TRAFO
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
135
PROTEÇÃO DE GERADOR – CARGA ASSIMÉTRICA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Esta função tem o objetivo de supervisionar o surgimento de corrente de seqüência negativa (I2) causada pelo desequilíbrio de corrente, originado por curto-circuito, com exceção do trifásico, no sistema ou por cargas desbalanceadas do sistema.
 Sua conseqüência é o surgimento de correntes parasitas (120 Hz), que causam aquecimento excessivos na superfície do rotor.
136
PROTEÇÃO DE GERADOR – CARGA ASSIMÉTRICA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
O SURGIMENTO DE CORRENTES PARASITAS (120 Hz)
Existem várias causas para desbalanço em um gerador:
 Cargas desbalanceadas;
 Faltas desbalanceadas no sistema;
 Circuitos abertos;
 A componente de seqüência negativa (I2) da corrente do estator está diretamente relacionada com este desbalanço e podem ocasionar um fluxo de rotação contrária no campo da máquina. 
 Estas ( correntes parasitas de 120 Hz ) podem ocasionar aquecimento do ROTOR.
 A capacidade da máquina para aquecimento causado por correntes desbalanceadas é tipicamente expresso pelo termo constante (I2/IN)^2 x t = “K40” (para hidro-geradores), e é fornecido pelo fabricante da máquina.
137
PROTEÇÃO DE GERADOR – CARGA ASSIMÉTRICA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
EXPLICANDO O FENOMENO... 
	Um gerador alimentando um sistema trifásico balanceado, possui corrente
	de mesmo módulo e defasado de 120 graus. Nestas condições o fluxo de
	amperes-espiras produzido pelas correntes do estator gira em sincronismo
	com o campo do rotor e portanto não são induzidas correntes parasitas 
	(“eddy-currents” ou correntes de “foucault” (parasita)) no rotor.
	Em condições anormais de operação, com o gerador alimentando carga
	desbalanceada (assimétrica), surge a componente de seqüência negativa
	na corrente do estator. A corrente de seqüência negativa produz um
	fluxo adicional de amperes-espiras que gira em sentido contrário, por isso
	ele se move relativamente ao rotor com o dobro da velocidade síncrona.
	
	Em conseqüência surgem no rotor correntes parasitas com o
	dobro da freqüência fundamental (60Hz x 2=120Hz), que causam
	aquecimento excessivo na superfície do ROTOR.
138
PROTEÇÃO DE GERADOR – CARGA ASSIMÉTRICA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
CURVA FATOR TEMPO K=40
I2
t
(I2/IN)^2 x t = 40
FORMULÁRIO LOG-LOG
VALOR EM REGIME
10 x In
10
0,10
10
1
139
PROTEÇÃO DE GERADOR – CARGA ASSIMÉTRICA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
CARGA DESBALANCEADA
ESTÁGIO DE ALARME I2>
CARGA DESBALANCEADA
ESTÁGIO DE TRIP I2>>
TÉRMICO
ESTÁGIO DE TRIP
140
PROTEÇÃO DE GERADOR – CARGA ASSIMÉTRICA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 A ATUAÇÃO DA PROTEÇÃO DEVERÁ DESLIGAR APENAS OS DISJUNTORES PRINCIPAL E DE CAMPO;
 MAS NÃO DEVERÁ COMANDAR A PARADA DA MÁQUINA;
 POIS NO CASO DE
FALHA NO DISJUNTOR COM PERMANÊNCIA DE UMA OU DUAS FASES FECHADAS O GERADOR PERMANECERÁ ENERGIZADO E SE PARÁ-LO, ISTO CARACTERIZARÁ UM CURTO-CIRCUITO DEVIDO AO ROTOR BLOQUEADO!!!
141
EXEMPLO: PROTEÇÃO DE GERADOR - F46
M
W
W
W
W
G
~
46
86
ALARME
SINALIZAÇÃO
TRIP
TP
13,8kV/R3:115V/R3
D Y 
TC
5000A/5A
112 MVA
TR
112 MVA
Diagrama unifilar
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
142
EXEMPLO: PROTEÇÃO DE GERADOR - F46
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
143
EXEMPLO: PROTEÇÃO DE GERADOR - F46
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
144
PROTEÇÃO DE GERADORES
DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIAS (curto fase-terra)
SEQ. POSITIVA
SEQ. NEGATIVA
SEQ. ZERO
Ia1
Ia2
Ia0
Ia0 = Ia1 = Ia2
Ia2 = IA/3 = 6/3 = 2A
IA = 3 x Ia2 = 6A
Vth
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
145
PROTEÇÃO DE GERADORES
IA = 6 A  0°
IB = 0 A
IC = 0 A
Ia0 = ?
Ia1 = ?
Ia2 = ?
| Ia0 | | 1 1 1 | | IA |
| Ia1 | = 1/3 | 1  2 | | IB | = 
| Ia2 | | 1 2  | | IC |
Ia0 = 1/3 x (IA 0 + IB 1 + IC 1) = 6/3 = 2A  0°
Ia1 = 1/3 x (IA 0 + IB 1 + IC 2) = 6/3 = 2A  0°
Ia2 = 1/3 x (IA 0 + IB 2 + IC 1) = 6/3 = 2A  0°
Ia2 = 2A  0° (SEQ. NEGATIVA)
IA = IN = 6 A  0°
DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIAS
IA = Ia0 + Ia1 + Ia2
3Ia0 = IN = IA + IB + IC
CURTO FASE TERRA
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
146
ENSAIO DA FUNÇÃO 46
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
147
PROTEÇÃO DE GERADORES
ENSAIO DA FUNÇÃO 46
t[min]
I2/In[A]
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
148
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
149
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
150
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
151
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Quais as proteções que utilizamos em transformador?
 Sobrecorrente;
 Diferencial;
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Buchholz; 
 Térmico. 
152
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção de Sobrecorrente do Transformador
 Ocorrendo um curto-circuito interno num transformador, é altamente desejável que haja desenergização do transformador, o mais rápido possível.
 Em princípio, poderíamos usar relés de sobrecorrente para proteger o transformador contra curtos-circuitos internos.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Se os relés de sobrecorrente do transformador (os que atuam sobre os disjuntores 1 e 2) tiverem atuação instantânea, os disjuntores 1 e 2 poderão ser desligados para curto-circuitos ocorridos nos alimentadores. Isto não é conveniente. 
153
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção de Sobrecorrente do Transformador
 Regra geral, estes relés não têm atuação instantânea por estarem coordenados com os relés dos alimentadores.
 Dizemos que os relés de sobrecorrente do transformador o protegem contra curtos-circuitos externos e são retaguarda dos relés dos alimentadores.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Falaremos em coordenação da proteção e proteção de retaguarda, mais tarde.
154
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção de Sobrecorrente do Transformador
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
155
TRANSFORMADOR
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção de Sobrecorrente do Transformador
 Precisamos de um relé que proteja o transformador contra curtos-circuitos internos. 
 Estes relé deverá atuar instantaneamente para curtos internos e não ser sensibilizados para curtos externos.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Qual será este relé ?
156
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
157
3º. dia
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção Diferencial Para Transformador
 Consideramos o seguinte sistema:
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
10:1
158
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção diferencial
 Havendo uma corrente de..., por exemplo, 2000 A no secundário, a corrente primária será de 200 A. 
 Você sabe por quê ?
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Se a corrente secundária passar para 1000 A, a corrente primária será de 100 A.
 Observe que, para o transformador da fig. anterior, a corrente secundária será sempre 10 vezes maior que a primária.
159
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção diferencial
 “Há uma relação constante entre as correntes secundária e primária do transformador. Esta relação é inversa à (relação) existente entre as tensões primária e secundária”.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Isto vale, inclusive, para situações de curtos externos ao transformador.
 Ainda considerando a fig. anterior, ocorrendo um curto-circuito na barra de 13,8 kV, que determine por exemplo, 10.000 A no secundário do transformador, a corrente primária será de 1.000 A.
160
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção diferencial
 Colocando TC de alta e TC de baixa, com relação adequada, podemos fazer com que, em situação de carga normal, ou em casos de curtos externos aos Tcs, as correntes secundárias (dos Tcs) i1 e i2 sejam iguais.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
161
I1
I2
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção diferencial
 Ocorrendo um curto-circuito interno ao trafo (ou em qualquer ponto entre os TCs de AT e os TCs de BT), i1 e i2 continuarão iguais ?
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Ocorrendo um curto-circuito interno (qualquer ponto entre os TCs), haverá uma diferença entre i1 e i2, e um relé colocado segundo o esquema a seguir detectará este desequilíbrio.
 O relé diferencial (87) detecta a diferença entre i1 e i2 (corrente diferencial). Esta diferença só ocorre quando de curtos internos.
162
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção diferencial
 Quais as grandes vantagens da proteção diferencial ? 
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
163
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção diferencial 
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
164
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção diferencial (trifilar)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
165
Id=0
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A Proteção diferencial
 A proteção diferencial é altamente seletiva, isto é, atua apenas para curtos internos (aos TCs).
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Quando de um curto-circuito externo (aos TCs), num alimentador, por exemplo, o relé 87 não será sensibilizado. Este curto será eliminado pelos relés de sobrecorrente.
 Já que não há risco do relé diferencial atuar para curtos externos, ele é construído de forma a ter uma atuação muito rápida para os curtos internos.
 Em síntese, a proteção diferencial é rápida e seletiva.
166
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Proteção BUCHHOLZ (63)
 As faltas nos transformadores imersos em óleo podem ser ocasionadas pela má conexão entre os condutores, por curto-circuito entre espiras, por falha no isolamento do enrolamento para terra e por curto-circuito entre espiras de diferentes fases.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Estas faltas dão origem à formação de arco voltaico sob o óleo ou uma elevação de temperatura acima da permissível por normas, mesmo que o transformador não esteja trabalhando a plena carga.
 Para a proteção do transformador contra estes defeitos, M. Buchholz idealizou o relé de gás .
167
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Proteção BUCHHOLZ (63)
 O relé possui dois flutuadores (bóias) ou um flutuador e uma lâmina de pressão, conforme o modelo.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
O relé é instalado entre o tanque principal do transformador e o tanque de expansão, ligados por um tubo inclinado de 1,5 a 2 graus, para permitir o fácil deslocamento do gás.
168
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Proteção BUCHHOLZ (63)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
169
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Proteção BUCHHOLZ (63)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
170
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Proteção BUCHHOLZ (63)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
171
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Proteção BUCHHOLZ (63)
 A seta no corpo do relé deve ser dirigida para o tanque de expansão.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 A 350 graus Celcius há decomposição do óleo isolante e, conseqüentemente, produção de gases.
 Na ocorrência de faltas menores e iniciais (incipientes), internas ao transformador, haverá fraca formação de gases.
 Por efeito da gravidade, estes gases tenderão a subir no sentido do tanque de expansão através do óleo e ocupar o topo do relé. 
172
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Proteção BUCHHOLZ (63)
 Com isso haverá o abaixamento do nível do óleo no relé, fazendo com que a bóia F abaixe-se e feche um contato solidário a ela; este contato fará soar o alarme (faltas incipientes). 
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Na ocorrência de faltas mais graves, internas, do transformador, haverá um intenso aquecimento e formação de gases que serão forçados para o tanque de expansão. 
 A lâmina V (ou bóia), por pressão que depende da velocidade do óleo e gás, fecha um contato solidário a ela. 
173
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Proteção BUCHHOLZ (63)
 O contato desliga todas as fontes de energia ligadas ao transformador.
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Ressaltamos a importância da atuação do relé Buchholz para faltas incipientes (defeitos iniciantes, pequenos faiscamentos). 
 Estes efeitos não oferecem riscos imediatos, mas tendem aumentar. 
 O relé apenas sinalizando, possibilita que se programe a desenergização do transformador, em momento adequado, conforme as condições de carga.
174
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do óleo (26)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Uma sobrecarga prolongada ou defeito no sistema de refrigeração podem determinar aquecimento excessivo do transformador.
 Usam-se relés termométricos que detectam a temperatura do óleo com as funções abaixo.
 A título de ilustração, damos valores de ajustes. 
 Estes ajustes são exemplos, podendo ser maiores ou menores, conforme o transformador em questão:
175
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do óleo (26)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
a. Um ponteiro indica a temperatura instantânea do óleo;
b. Um ponteiro “bobo” indica a temperatura máxima num período;
c. Um contato ajustado em 70 graus C. sinaliza (alarme sonoro e luminoso ou apenas luminoso) quando o óleo atinge essa temperatura. 
 É a atuação do primeiro estágio do relé.
176
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do óleo (26)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
d. Um contato ajustado em 85 graus C desenergiza o transformador quando o óleo atinge essa temperatura. 
 É a atuação do segundo estágio do relé.
177
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do Enrolamento (49)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Quando de uma sobrecarga, há, primeiramente, aquecimento dos enrolamentos do transformador e isto provoca aquecimento do óleo.
 Observe que o aquecimento do óleo, face ao seu volume, ocorre com lentidão.
 Muitas vezes, cessa uma sobrecarga que, embora tenha causado aquecimento excessivo dos enrolamentos, não chega a aquecer em demasia o óleo.
178
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do Enrolamento (49)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Com a finalidade principal de proteger o transformador contra sobrecargas, são utilizados relés térmicos para o enrolamento.
 O relé térmico do transformador recebe o nome de imagem térmica, pois ele não detecta diretamente a temperatura do enrolamento e sim a temperatura determinada, num bulbo de óleo, por uma resistência alimentada pelo secundário de um TC de bucha.
179
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do Enrolamento (49)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 A temperatura do enrolamento depende da corrente de carga, logo, uma “imagem” desta corrente nos fornecerá uma “imagem” da temperatura do enrolamento.
180
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do Enrolamento (49)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
181
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do Enrolamento (49)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
182
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
Relés Térmicos
 Temperatura do Enrolamento (49)
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
183
PROTEÇÃO DE LINHAS
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
184
PROTEÇÃO DE LINHAS
Relé Direcional de Sobrecorrente
 Filosofia
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
185
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Para um curto em P1 devem ser desligados os disjuntores 1 e 2.
PROTEÇÃO DE LINHAS
Relé Direcional de Sobrecorrente
 Filosofia
 Observe que os relés R1 , R2 , R3 e R4 são direcionais de sobrecorrente e, para que atuem, devem ocorrer duas condições:
a. A corrente ultrapassar o valor de ajuste e,
b. A corrente estar na direcionalidade correta (da barra para a linha).
186
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Assim, para um curto em P1, tanto R1 como R2 atuarão por haver direcionalidade e sobrecorrente.
PROTEÇÃO DE LINHAS
Relé Direcional de Sobrecorrente
 Filosofia
 R3 não atuará por não haver direcionalidade
 R4 não atuará devido à coordenação entre R2 e R4, isto é, 
 R2 atuará em um tempo menor.
187
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 Torna-se difícil, e por vezes impossível, conseguirmos coordenação apenas com relés direcionais de sobrecorrente quando temos sistema com diversos pontos de interligação e diversas fontes. 
PROTEÇÃO DE LINHAS
Relé de Distância
 Introdução
 Vimos pelos exemplos que, em sistemas relativamente simples, já era grande o sacrifício do tempo.
188
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Relé de Distância
 Impedâncias vistas de pontos diferentes, para um mesmo curto - (Num mesmo ponto)
189
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
 A corrente é a mesma ao longo da linha;
PROTEÇÃO DE LINHAS
Relé de Distância
 A tensão no ponto de curto é 0 e aumenta conforme se aproxima da fonte;
 Em cada ponto da linha, a impedância será dada por:
 Zp = V no ponto/Icc
 Logo, Zp será máximo próximo à fonte e zero no ponto de curto.
190
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
O Relé de Distância
191
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
O Relé de Distância
 Da distância (zona), isto é, das características
Físicas: Impedância (Z=(R + X)1/2)
 1ª. Zona; 2ª. Zona; 3ª. Zona; 4ª. zona
 De que depende o tempo de operação do relé de distância?
192
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
O Elemento Direcional no Relé de Distância
193
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
R2 - “Só enxerga até A”
PROTEÇÃO DE LINHAS
R1 - “Só enxerga até B”
R3 - “Só enxerga até C”
R4 - “Só enxerga até B”
Suponhamos um curto em P1:
R1 - Não atua, direcionalidade correta, mas não há subimpedância suficiente;
O Elemento Direcional no Relé de Distância
R2 - Não atua, direcionalidade oposta;
R3 - Atua;
194
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
Agora, analise você um curto em P2.
PROTEÇÃO DE LINHAS
R4 - Atua.
O Elemento Direcional no Relé de Distância
195
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Relé de Mínima Impedância
196
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
Agora, analise você um curto em P2.
PROTEÇÃO DE LINHAS
R4 - Atua.
O Elemento Direcional no Relé de Distância
197
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
Elevação da corrente 			Diminuição 
PROTEÇÃO DE LINHAS
Para que o relé atue, há necessidade de:
O Elemento Direcional no Relé de Distância
 				 	 da
 Diminuição da tensão			Impedância 
 Z = V / I, 				 z = v / I 
 Nota - Usando o princípio acima, um mesmo relé poderia atuar se estivesse na barra B e não atuar se estivesse mais longe do curto, isto é, se estivesse em A 
198
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
O Elemento Direcional no Relé de Distância
 . Como poderíamos usar o relé de mínima impedância para uma proteção eficaz no sistema abaixo?
199
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Filosofia da Proteção de Distância
Em princípio, o relé R1 deve “enxergar” apenas faltas na linha AB. 
Se o ajustarmos conforme a figura acima, conforme as características das faltas, o relé poderá não “ver” o curto em P2, ou poderá “ver” um curto em P1 . 
200
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Filosofia da Proteção de Distância
De todo jeito, dois comportamentos indesejáveis 
Na realidade, o relé é dotado de 4 unidades de mínima impedância, definindo o que chamamos de I zona, II zona, III zona e IV zona.
201
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Filosofia da Proteção de Distância
Zona I - Ajustada para “ver” 85% da linha, com atuação instantânea;
202
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Filosofia da Proteção de Distância
Zona II - Ajustada para cobrir parte da linha adjacente, temporizada;
203
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Filosofia da Proteção de Distância
Zona III - Tempo maior que da zona II;
204
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Filosofia da Proteção de Distância
Zona IV - Tempo maior que da zona III, não é direcional .
205
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Filosofia da Proteção de Distância
Esquema Simplificado ( 1 Fase)
206
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Filosofia da Proteção de Distância
- I, II, III e IV: contatos dos relés de mínima impedância;
- TI, TII, TIII e TIV: contatos do relé de tempo (TI normalmente já fica fechado);
- X : relé auxiliar para desligamento;
- T: relé de tempo (cronométrico).
207
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DE LINHAS
Vantagens da Proteção de Distância
a. Fornece proteção de retaguarda remota;
b. Maior sensibilidade;
c. Maior rapidez na eliminação do defeito;
d. Melhor seletividade.
208
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
209
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
DEFINIÇÃO 
 Um esquema de proteção num sistema elétrico de potência deve cobrir todos os aspectos possíveis para a detecção e eliminação (separação) de defeitos ou anormalidades que possam ocorrer.
 No caso particular de barramentos, a anormalidade que deve ser detectada e isolada, é o curto-circuito no barramento:
 Fase-terra
 Bifásico-terra
 Bifásico
 Trifásico
210
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 Sendo que, estes curtos-circuitos podem ser causados ou originários de:
 Rompimento da isolação devido à deterioração da mesma (deterioração devido a prolongadas sobretensões);
 Esquecimento de objetos, acidentalmente, no barramento;
 Falha de bloqueio de eventuais chaves de aterramento, com energização de um barramento aterrado.
211
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 Deve-se observar que estes tipos de anormalidades são raros, sendo que a necessidade ou não de uma proteção diferencial de barras deve levar em conta: 
 Aspectos econômicos ( custos etc.);
 Probabilidade de ocorrência de defeitos num período de tempo definido;
 Necessidade para o sistema, intimamente relacionado com o estudo de estabilidade;
 Confiabilidade no esquema de fornecimento de energia elétrica (continuidade).
212
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 ESCOLHA DO MODO DE PROTEÇÃO 
- ASPECTOS GERAIS
 Não existe um critério geral para a escolha e aplicação de uma proteção de barras, cada caso é um caso que deve ser estudado em detalhes.
 Não é apenas o tipo e o modo de proteção que deve ser analisado.
 A configuração do sistema de barramentos de uma subestação é um aspecto fundamental a considerar.
213
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
Na figura acima, qualquer que seja o tipo de proteção, havendo uma falta no barramento, haverá desconexão de todas as linhas e saídas conectadas ao mesmo.
214
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
Na figura abaixo, dependendo do tipo de proteção, havendo um curto-circuito num dos trechos (I ou II), haverá desconexão de todas as linhas ligadas a este trecho e também do disjuntor de interligação de barras. Como consequência, não haverá perda total da subestação, como no caso 01.
I
II
215
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
Na figura acima, temos um esquema de barramentos denominado “disjuntor e meio”. 
216
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 É um esquema altamente confiável no que diz respeito à continuidade no fornecimento de energia elétrica, na contingência de curto-circuito numa das barras, evidentemente com proteção diferencial de barra I implicará na abertura de todos os disjuntores X, sem perda de nenhuma linha ou transformador. 
 O mesmo pode-se dizer para o caso de um curto-circuito na barra II.
217
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 Ficou claro então que a configuração dos tipos de barras é um aspecto muito importante. 
 Vejam agora os modos de proteção:
 Através das segundas zonas dos relés de distância das outras extremidades das LTs conectadas ao barramento em questão, e através das proteções de retaguarda (sobrecorrente ou impedância) dos transformadores ou grupos geradores - trasformadores conectados à barra. 
 É o modo de proteção chamado “remota”. 
218
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 Através de esquema de proteção de barras especialmente feito para esse fim.
219
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 Um outro dado a considerar na escolha da proteção é o aspecto econômico e prático da questão, relacionando com a dificuldade de executar um projeto numa dada subestação.
 Quando a SE está em fase de projeto, os critérios são mais ou menos definidos para o modo e tipo de proteção. 
 Quando porém, a
SE já está em operação e se quer implantar um esquema de proteção de barras, é muito importante a viabilidade ou a possibilidade de execução do projeto a curto ou médio prazo. Muitas vezes, dependendo da SE e da importância desta no sistema, pode-se levar anos para a execução do projeto.
220
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 A implantação de um esquema de proteção pode-se tornar realmente necessária (crítica), se estudos de estabilidade mostram que na (s) barra (s), em questão, um eventual curto-circuito deve ser isolado num intervalo de tempo bem menor que o tempo das proteções remotas, para que não haja perda total do sistema de potência.
221
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 Uma vez analisados os aspectos gerais, pode-se escolher um tipo de proteção para o barramento em questão (se necessário), obedecendo os seguintes critérios:
 Alto grau de confiabilidade referentes a:
 Possibilidade de atuações acidentais;
 Possibilidade de atuações indevidas devido a defeitos nos circuitos secundários dos TCs;
 Possibilidade de atuações indevidas devido a curtos-circuitos externos ao barramento estabilidade da proteção);
222
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
 Completa seletividade, considerando os aspectos gerais já vistos e a finalidade para a qual será implantada. 
 Rapidez na atuação.
 O tempo sendo definido por estudos de estabilidade e, eventualmente pela potência de curto-circuito relacionado com a capacidade de barramento.
223
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
224
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
FILOSOFIA
 A função da proteção diferencial de barras e contra falha de disjuntor (50BF) é desligar todos os disjuntores da barra ou trecho de barra onde ocorreu o curto circuito ou a falha de disjuntor, a fim de eliminar a circulação de corrente no equipamento no qual ocorreu a falta (anormalidade), preservando assim, o equipamento em questão.
225
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
~
~
~
~
24-1
24-2
226
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
~
~
~
~
24-1
24-2
50BF
Comando desligar
227
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
 É uma proteção seletiva, ou seja, desliga somente os disjuntores ligados à barra ou ao trecho da barra no qual ocorreu o curto circuito ou a falha de disjuntor (Inclusive o disjuntor defeituoso), e também desliga os disjuntores do paralelo (1724-1 e/ou 2 no caso da SE 440kV de ILS) sempre que necessário.
228
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
229
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
 Em outras palavras, a função falha do disjuntor (50BF) tem como finalidade liberar o sinal de bloqueio recebido pelo relé R2, através de sua entrada de seletividade lógica, caso a corrente de defeito não seja eliminada, pelo disjuntor relacionado a R1 (disjuntor A), dentro do tempo previsto para sua atuação.
230
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
 A atuação do relé R2, e conseqüênte abertura do respectivo disjuntor, ocorre após o sinal de bloqueio ter sido removido e após ter decorrido T1.
 Observe a figura a seguir para compreender melhor.
231
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
A CORRENTE DE FALTA É SENTIDA
POR R1, R2 E R3. 
R1 ENVIA SINAL DE TRIP PARA O
DISJUNTOR A, MAS ESTE FALHA
PARA ABRIR!
R1 SINALIZA R2 PARA DAR TRIP AO
DISJUNTOR B.
QUANDO R2 É SINALIZADO COM
TRIP, ENVIA SINAL DE BLOQUEIO
A R3.
232
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
O que é “seletividade lógica”?
 Seu propósito é de que todos os relés em cascata possam ter suas unidades de proteção de sobrecorrente instantânea habilitadas, sem que isso signifique perda de seletividade na atuação e eliminação da falta em um determinado circuito.
233
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
O que é “tempos de seletividade”?
 Funções temporizadas, em série, devem ser coordenadas mantendo-se um intervalo de 300 a 400 ms entre curvas.
 As funções instantâneas devem ser habilitadas conforme o esquema de seletividade lógica.
234
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
235
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
236
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
Rele GE C60
Relé de Gerenciamento de Disjuntor
 Dois esquemas são fornecidos, um somente para uso com disparo de três pólos e um para uso em três pólos + operação de pólo simples. A filosofia dos esquemas são idênticas. 
 O sistema de falha de disjuntor fornece três diferentes métodos de detecção de uma falha de disjuntor. Todos os métodos de detecção de falha são supervisionados por um monitor de corrente para assegurar a segurança da declaração de falha. 
237
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
238
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
239
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO FALHA DISJUNTOR (50BF) 
240
ISO 9001:2000 Sistema de Capacitação e Desenvolvimento OMP
PROTEÇÃO I
BIBLIOGRAFIA
CAMINHA, A.C. 
Introdução à proteção dos sistemas elétricos. 
São Paulo, Edgard Blucher, 1977. 211p.
HOJO,T. & ANHESINI, W.J. 
Proteção de linhas - Curso PGT. CESP / OPE. 49p.
MAEZONO, P.K., RIBEIRO,L.S. & ISHII,K. 
Proteção de transformadores - Curso PGT. CESP/OPE
241
X I
0,8
1,0
1,2
1,6
2,0
2,4
3,2
 10 20 30 40
ICM
BROWN BOVERI
Ajuste do Tap
Ajuste da Curva
de Tempo
�
Gráfico 0,95
	0	0	0		0	0	0
	0.02	0.0882280255	0.95		0.0253274467	0.0005	0.00045
	0.04	0.176314905			0.0506548934	0.0013	0.00117
	0.06	0.2641197182			0.0759823401	0.0024	0.00216
	0.08	0.3515019962			0.1013097868	0.0037	0.00333
	0.1	0.4383219461			0.1266372335	0.0052	0.00468
	0.12	0.5244406743			0.1519646802	0.0069	0.00621
	0.14	0.6097204093			0.1772921269	0.0087	0.00783
	0.16	0.6940247217			0.2026195736	0.0107	0.00963
	0.18	0.7772187426			0.2279470203	0.0128	0.01152
	0.2	0.8591693793			0.253274467	0.0412	0.03708
	0.22	0.9397455283			0.2279470203	0.0818	0.07362
	0.24				0.2026195736	0.1351	0.12159
	0.26				0.1772921269	0.2032	0.18288
	0.28				0.1519646802	0.2896	0.26064
	0.3				0.1266372335	0.4005	0.36045
	0.32				0.1013097868	0.5469	0.49221
	0.34				0.0759823401	0.7515	0.67635
	0.36				0.0506548934	0.7768	0.69912
	0.38				0.0253274467	0.8032	0.72288
	0.4				0	0.8308	0.74772
	0.42					0.8598	0.77382
	0.44					0.8902	0.80118
	0.46					0.9222	0.82998
	0.48					0.9559	0.86031
	0.5					0.9916	0.89244
	0.52					1.0294	0.92646
	0.54					1.0696	0.96264
	0.56					1.1124	1.00116
	0.58
	0.59
	0.6
	0.61
	0.62
	0.64
	0.66
	0.68
	0.7
	0.72
	0.74
	0.76
	0.78
	0.8
	0.82
	0.84
	0.86
	0.88
	0.9
	0.92
	0.94
	0.96
	0.98
	1
	0.98
	0.96
	0.94
	0.92
	0.9
	0.88
	0.86
	0.84
	0.82
	0.8
	0.78
	0.76
	0.74
	0.72
	0.7
	0.68
	0.66
	0.64
	0.62
	0.6
	0.58
	0.56
	0.54
	0.52
	0.5
	0.48
	0.46
	0.44
	0.42
	0.4
	0.38
	0.36
	0.34
	0.32
	0.3
	0.28
	0.26
0.24
	0.22
	0.2
	0.18
	0.16
	0.14
	0.12
	0.1
	0.08
	0.06
	0.04
	0.02
	-0
LIMITE DE
ESTABILIDADE TEÓRICA
LIMITE DE
ESTABILIDADE PRÁTICA
If = 0.00 pu
Sn
LIMITE SOBRECORRENTE CAMPO
LIMITE SOBRECORRENTE
(ARMADURA) INDUTIVO
Ia (+)
pot. ativa base = 117 MW
pot. reativa base = 117 MVAr
tensão base = 13,8 kV
Xd=0,804pu
Xq=0,554pu
POTÊNCIA REATIVA [PU]
POTÊNCIA ATIVA [PU]
CURVA DE CAPABILIDADE Ugs 4, 6, 8, 10, 12 e 14
UHE PORTO PRIMAVERA
V = 0,95 pu
117 MVA F.P. 0,95
Gráfico 1
	0	0		0	0	0	0
	0.021	0.0822497619		0.0280636529	0.0005	0.00045	0.95
	0.042	0.1643987782		0.0561273057	0.0013	0.00117
	0.063	0.2463464265		0.0841909586	0.0024	0.00216
	0.084	0.3279923313		0.1122546114	0.0037	0.00333
	0.105	0.4092364864		0.1403182643	0.0052	0.00468
	0.126	0.4899793781		0.1683819171	0.0069	0.00621
	0.147	0.5701221062		0.19644557	0.0087	0.00783
	0.168	0.6495665061		0.2245092228	0.0107	0.00963
	0.189	0.7282152683		0.2525728757	0.0128	0.01152
	0.21	0.8059720578		0.2806365285	0.0412	0.03708
	0.231	0.8827416323		0.2525728757	0.0818	0.07362
	0.252	0.9584299587		0.2245092228	0.1351	0.12159
	0.273	1.0329443282		0.19644557	0.2032	0.18288
	0.294	1.1061934701		0.1683819171	0.2896	0.26064
	0.315			0.1403182643	0.4005	0.36045
	0.336			0.1122546114	0.5469	0.49221
	0.357			0.0841909586	0.7515	0.67635
	0.378			0.0561273057	0.7768	0.69912
	0.399			0.0280636529	0.8032	0.72288
	0.42			0	0.8308	0.74772
	0.441				0.8598	0.77382
	0.462				0.8902	0.80118
	0.483				0.9222	0.82998
	0.504				0.9559	0.86031
	0.525				0.9916	0.89244
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	0.588				1.1124	1.00116
	0.609
	0.63
	0.651
	0.672
	0.693
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	0.756
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	0.798
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	0.84
	0.861
	0.882
	0.903
	0.924
	0.945
	0.966
	0.987
	1.008
	1.029
	1.05
	1.029
	1.008
	0.987
	0.966
	0.945
	0.924
	0.903
	0.882
	0.861
	0.84
	0.819
	0.798
	0.777
	0.756
	0.735
	0.714
	0.693
	0.672
	0.651
	0.63
	0.609
	0.588
	0.567
	0.546
	0.525
	0.504
	0.483
	0.462
	0.441
	0.42
	0.399
	0.378
	0.357
	0.336
	0.315
	0.294
	0.273
	0.252
	0.231
	0.21
	0.189
	0.168
	0.147
	0.126
	0.105
	0.084
	0.063
	0.042
	0.021
	0
LIMITE DE
ESTABILIDADE TEÓRICA
LIMITE DE
ESTABILIDADE PRÁTICA
If = 0.00 pu
Sn
E0
LIMITE SOBRECORRENTE CAMPO
LIMITE SOBRECORRENTE
(ARMADURA) INDUTIVO
Ia (-)
Ia (+)
pot. ativa base = 117 MW
pot. reativa base = 117 MVAr
tensão base = 13,8 kV
Xd=0,804pu
Xq=0,554pu
POTÊNCIA REATIVA [PU]
POTÊNCIA ATIVA [PU]
CURVA DE CAPABILIDADE
UHE PORTO PRIMAVERA
V = 1,00 pu
117 MVA F.P. 0,95
Gráfico 1,05
	0	0	0	0		0	0	0	0
	0.0221	0.0221	0.0498041236	0.95		0.003	0.0309401773	0.0005	0.00045
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	0.4641	0.4641	1.0154752974			0.2113		0.8598	0.77382
	0.4862	0.4862	1.0607478036					0.8902	0.80118
	0.5083	0.5083	1.1055960248					0.9222	0.82998
	0.5304	0.5304	1.1500020223					0.9559	0.86031
	0.5525	0.5525	1.1939480343					0.9916	0.89244
	0.5746	0.5746						1.0294	0.92646
	0.5967	0.5967						1.0696	0.96264
	0.6188	0.6188						1.1124	1.00116
	0.6409	0.6409
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	0.6851	0.6851
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	0.884	0.884
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	0.9282	0.9282
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	1.0166	1.0166
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	1.0829	1.0829
	1.105	1.105
	1.0829	1.0829
	1.0608	1.0608
	1.0387	1.0387
	1.0166	1.0166
	0.9945	0.9945
	0.9724	0.9724
	0.9503	0.9503
	0.9282	0.9282
	0.9061	0.9061
	0.884	0.884
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	0.442	0.442
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	0.3315	0.3315
	0.3094	0.3094
	0.2873	0.2873
	0.2652	0.2652
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	0.221	0.221
	0.1989	0.1989
	0.1768	0.1768
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	0.0884	0.0884
	0.0663	0.0663
	0.0442	0.0442
	0.0221	0.0221
	0	0
LIMITE DE
ESTABILIDADE TEÓRICA
If = 0.00 pu
Sn
E0
LIMITE SOBRECORRENTE CAMPO
LIMITE SOBRECORRENTE
(ARMADURA) INDUTIVO
Ia (-)
Ia (+)
LIMITE DE
ESTABILIDADE PRÁTICA
pot. ativa base = 117 MW
pot. reativa base = 117 MVAr
tensão base = 13,8 kV
Xd=0,804pu
Xq=0,554pu
POTÊNCIA REATIVA [PU]
POTÊNCIA ATIVA [PU]
CURVA DE CAPABILIDADE
UHE PORTO PRIMAVERA
V = 1,05 pu
117 MVA F.P. 0,95
DADOS 0,95
									E0	1.7892	E0.V	1.69974	raio campo	2.2063
						X2	Y2	X2'	ângulo	Xf	Yf
						0.253274467	0	-1.1225	0.0000	0.5772	0
	V					0.2520049128	0.0253274467	-1.1238	0.0400	0.5755	0.0882280255
	0.95		PU			0.2481572836	0.0506548934	-1.1276	0.0800	0.5702	0.176314905
						0.2416084428	0.0759823401	-1.1342	0.1200	0.5614	0.2641197182
	FP					0.2321298833	0.1013097868	-1.1437	0.1600	0.5490	0.3515019962
	0.95					0.2193421226	0.1266372335	-1.1564	0.2000	0.5332	0.4383219461
						0.2026195736	0.1519646802	-1.1732	0.2400	0.5140	0.5244406743
	Xd	Xq				0.1808741479	0.1772921269	-1.1949	0.2800	0.4913	0.6097204093
	0.804	0.554	PU	BASE 117 MVA		0.1519646802	0.2026195736	-1.2238	0.3200	0.4652	0.6940247217
						0.1103997807	0.2279470203	-1.2654	0.3600	0.4358	0.7772187426
	V2/Xd	V2/Xq				0	0.253274467	-1.3758	0.4000	0.4031	0.8591693793
	1.1225124378	1.6290613718				-0.1103997807	0.2279470203	-1.4862	0.4400	0.3671	0.9397455283
						-0.1519646802	0.2026195736	-1.5278	0.4800	0.3279	1.018818285
	RF0					-0.1808741479	0.1772921269	-1.5567	0.5200	0.2856	1.0962611497
	0.253274467					-0.2026195736	0.1519646802	-1.5784	0.5600	0.2402	1.1719502304
						-0.2193421226	0.1266372335	-1.5951	0.6000	0.1919	1.2457644407
						-0.2321298833	0.1013097868	-1.6079	0.6400	0.1406	1.3175856937
						-0.2416084428	0.0759823401	-1.6174	0.6800	0.0865	1.3872990907
	ângulo campo					-0.2481572836	0.0506548934	-1.6239	0.7200	0.0296	1.454793105
	0.0000					-0.2520049128	0.0253274467	-1.6278	0.7600	-0.0299	1.5199597608
						-0.253274467	0	-1.6291
	
	X0	Y0	x	y_circ	YCIRCULO	m	n	X_lse	Y_lse	r_lse	âng_lse	âng_lse_rd	X_40_CH1	Y_40_CH1	X_40_CH2	Y_40_CH2	x_EF	Y_EF	X_if	Y_if	X_FP	Y_FP	x_pmec	y_pmec			Vtpu	Pn	Qn	a2	Cos a2	efnpu	emax	te	raio 2	if_mx_x,y0	x3	xc	x3+xc	y3	y3+xc	-X3+xc	-Y3+xc	x4	y4	x5	y5	x10	y10		xteorico	ypratico	xpratico
	-1.4706	0.000000	-1.0000	0.0000	0.0000	41.3223140496	42.3223140496	-0.6993	0.0000	0.0000	73.632154394	1.2851235295	-0.7640	0.0000	-0.6993	0.0000	-1.4706	0.0000	0.3120	0.9500	0	0					0.95	0.95	0.312	0	1	1.8603358724	1.6177	0.6010	2.2187063852	0.7481181499	0.3005	-1.1701	-0.8696	0.0000	-1.1701	-1.4706	-1.1701	-0.7887	0.0000	-1.4706	0.0000	-0.9273	0.2096		-1.6291