TCC Estudo de seletividade ENTREGA

Prévia do material em texto

FACULDADE LEONARDO DA VINCI 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DE COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE 
CONTRA SOBRECORRENTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso submetida a banca 
examinadora, como requisito parcial para a 
obtenção do título de Bacharelado em Engenharia 
Elétrica. 
 
 
 
 
 
 
 
TIAGO SCHELL 
 
ORIENTADOR: THIAGO AZEVEDO ARNHOLD 
 
 
 
 
 
TIMBÓ 
2018 
 
 
 
TIAGO SCHELL 
 
 
 
 
ESTUDO DE COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE 
CONTRA SOBRECORRENTE 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso submetida a banca 
examinadora, como requisito parcial para a 
obtenção do título de Bacharelado em Engenharia 
Elétrica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
______________________________ 
Prof. Thiago Azevedo Arnhod 
Orientador 
 
 
 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
 
__________________________________ 
Prof. .. 
 
 
 
________________________________ 
Prof. ... 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 Com a conclusão deste Trabalho de Conclusão de Curso não posso deixar de agradecer 
a diversas pessoas que, direta ou indiretamente, me ajudaram nesta caminhada tão importante 
da minha vida pessoal e profissional. 
 Agradeço a Deus em primeiro lugar, pois sem a sua ajuda, a sua direção e o seu agir eu 
não teria capacidade para estar aqui, por se fazer presente em todos os momentos, por ter me 
dado saúde, sabedoria, paciência e disposição para alcançar cada desafio disposto em minha 
trajetória. Agradeço aos meus pais que com toda humildade e simplicidade me ensinaram a ser 
uma pessoa decente a respeitar e buscar meus objetivos de forma honesta. 
 Agradeço também a minha família por estar sempre ao meu lado durante esta trajetória 
me dando força, apoio e confiança suficiente para almejar e concluir meus objetivos. A minha 
esposa Daiane e minhas filhas Amanda e Gabrielly que me compreenderam e me apoiaram 
durante todos os momentos difíceis, me incentivaram sempre a continuar seguindo em frente, 
erguer a cabeça nos momentos difíceis, mesmo diante da falta de tempo e de presença em suas 
vidas durante os horários de aula e estudos. 
 Agradeço a todos meus amigos e colegas por confiarem em mim, cedendo as 
oportunidades de realizar novas perspectivas e compartilhando seus conhecimentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 O trabalho apresentado tem como objetivo a elaboração de um estudo de coordenação e 
seletividade da proteção contra sobrecorrente que será realizado em uma indústria já existente, 
onde será estudado a correta aplicação do Disjuntor de Média Tensão, Relé de sobrecorrente, 
Transformador de Potencial, Corrente de Média Tensão e os Fusíveis de proteção dos 
Transformadores em Média Tensão. 
 Este estudo visa verificar se os equipamentos de proteção já instalados estão 
devidamente calculados para operarem sob as condições impostas no circuito, e em caso de 
algum componente estiver divergente com os aplicados neste estudo, será solicitado a alteração 
do componente por um com características técnicas equivalentes aos deste estudo de proteção 
e seletividade. 
 O estudo é realizado a partir dos dados de placa e relatórios de ensaios dos equipamentos 
a serem protegidos, analisando as curvas de atuação dos Fusíveis de proteção dos 
Transformadores de Média Tensão, junto as correntes de curto-circuito do sistema para 
definição dos Transformadores de corrente e demais equipamentos de proteção. 
Palavras-Chaves: proteção; sobrecorrente; seletividade; curto-circuito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
 The present work has the objective of elaborating a study of coordination and selectivity 
of the overcurrent protection that will be carried out in an existing industry, where the correct 
application of the Medium Voltage Circuit Breaker, Overcurrent Relay, Potential Transformer, 
Current Medium Voltage and the Medium Voltage Transformers Protection Fuses. 
 This study aims to verify if the protective equipment already installed is properly 
calculated to operate under the conditions imposed in the circuit, and if any component is 
different from those applied in this study, it will be requested to change the component to one 
with technical characteristics equivalent to the ones of this study of protection and selectivity. 
 The study is carried out from the plate data and test reports of the equipment to be 
protected, analysing the curves of operation of the Protection Fuses of the Medium Voltage 
Transformers, together with the short-circuit currents of the system for the definition of Current 
Transformers and other protective equipment. 
Keywords: protection; overcurrent; selectivity; short circuit. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
FIGURA 1 – DISJUNTOR MÉDIA TENSÃO ........................................................................ 14 
FIGURA 2 – RELÉ DE PROTEÇÃO ...................................................................................... 20 
FIGURA 3 – TRANSFORMADORE DE POTENCIAL MÉDIA TENSÃO .......................... 21 
FIGURA 4 – TRANSFORMADOR DE CORRENTE MÉDIA TENSÃO ............................. 24 
FIGURA 5 – FUSÍVEL MÉDIA TENSÃO ............................................................................. 24 
FIGURA 6 – CURVA DE FUSÃO DE FUSÍVEIS HH .......................................................... 25 
FIGURA 7 – ARQUITETURA RADIAL SIMPLES .............................................................. 27 
FIGURA 8 – ARQUITETURA RADIAL DUPLA ................................................................. 27 
FIGURA 9- ARQUITETURA RADIAL EM MALHA ABERTA .......................................... 28 
FIGURA 10 – ARQUITETURA RADIAL EM MALHA FECHADA ................................... 29 
FIGURA 11 – CURTO-CIRCUITO TRÁFASICO FASE-FASE ........................................... 32 
FIGURA 12 – CABOS DE MÉDIA TENSÃO ........................................................................ 33 
FIGURA 13 – TRANSFORMADOR DE MÉDIA TENSÃO A SECO .................................. 34 
FIGURA 14 – TRANSFORMADOR DE MÉDIA TENSÃO A ÓLEO .................................. 35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
TABELA 1 - TABELA ANSI .................................................................................................. 15 
TABELA 2 – TABELA DE CARACTERÍSTICAS DE TP'S ................................................. 22 
TABELA 3 – TRANSFORMADOR DE CORRENTE MÉDIA TENSÃO ............................ 23 
TABELA 4 – DADOS PARA ESTUDA DAS PROTEÇÕES ................................................ 36 
TABELA 5 – PONTO ANSI DO TRANSFORMADOR ........................................................ 38 
TABELA 6 – ESPECIFICAÇÃO PARA ESCOLHA DO TP ................................................. 40 
TABELA 7 – CLASSE DO TRANSFORMADOR DE POTENCIAL ................................... 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE EQUAÇÕES 
 
Equação 1 - Lei de Ohm cálculo de corrente............................................................................ 29 
Equação 2 - Curto-circuito Trifásico fase-fase ......................................................................... 30 
Equação 3 - Calculo da Zcc...................................................................................................... 30 
Equação 4 - Za equivalente a montante do ponto de curto-circuito ......................................... 31 
Equação 5 - Corrente de Curto-circuito Trifásica .................................................................... 31 
Equação 6 - Corrente Máxima de In-rush ................................................................................ 37 
Equação 7 - Corrente de partida de fase ................................................................................... 38 
Equação 8 - Correte de partida de neutro ................................................................................. 38 
Equação 9 - Corrente de partida temporizada de fase .............................................................. 39 
Equação 10 - Corrente de partida temporizada de neutro ........................................................ 39 
Equação 11 - Corrente primária de Transformador de Corrente ............................................. 40 
Equação 12 - Corrente dos Fusíveis de Média Tensão ............................................................. 41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE SÍMBOLOS 
 
TP Transformador de potencial 
TC Transformador de corrente 
Zcc Impedância de Curto-circuito 
R Resistência 
X Reatância 
IN Corrente Nominal 
Inrush Corrente de energização de Transformadores 
Icc Corrente de Curto-circuito 
U ou V Tensão 
SF6 Gás Hexafluoreto de enxofre 
I Corrente elétrica 
IK3 Curto-circuito trifásico fase-fase 
Za Impedância equivalente a montante do ponto de curto-circuito 
VAP Válvula de alívio de pressão 
INO Indicador de nível do óleo 
 ITO Indicador de temperatura do óleo 
Imax Corrente máxima de curto-circuito 
Ir Corrente de Inrush 
P Potência 
Inf Corrente nominal de partida de fase 
FTF Fator de multiplicação de fase 
FP Fator de potência 
INN Corrente nominal de partida de neutro 
Inft Corrente nominal de partida de fase temporizada 
Ind Corrente nominal de demanda 
Innt Corrente nominal de partida de neutro temporizada 
Fs Fator de sobrecarga 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................11 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA COORDENAÇÃO PROTEÇÃO E 
SELETIVIDADE .................................................................................................................... 12 
2.1 EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO ................................................................................. 12 
2.1.1 Disjuntores de média tensão ............................................................................................ 13 
2.1.2 Relé de sobrecorrente ...................................................................................................... 14 
2.1.3 Transformador de potencial de média tensão ( TP ) ........................................................ 20 
2.1.4 Transformadores de corrente de média tensão ( TC ) ..................................................... 22 
2.1.5 Fusíveis de proteção para transformadores de média tensão ........................................... 24 
2.2 ARQUITETURA EM REDES ELÉTRICAS .................................................................... 25 
2.2.1 Arquitetura radial simples ............................................................................................... 26 
2.2.2 Arquitetura radial dupla ................................................................................................... 27 
2.2.3 Arquitetura radial em malha aberta ................................................................................. 28 
2.2.4 Arquitetura radial em malha fechada............................................................................... 28 
2.3 INTRODUÇÃO AO CURTO-CIRCUITO ........................................................................ 29 
2.3.1 Efeitos das correntes de curto-curcuito ........................................................................... 29 
2.3.2 Curto circuito trifásico, fase-fase..................................................................................... 30 
2.4 EQUIPAMENTOS PROTEGIDOS ................................................................................... 32 
2.4.1 Cabos de média tensão.....................................................................................................34 
2.4.2 Transformadores de média tensão ................................................................................... 33 
2.5 CÁLCULO DOS COMPONENTES DE COORDENAÇÃO E PROTEÇÃO .................. 35 
2.5.1 Disjuntor de média tensão ............................................................................................... 37 
2.5.2 Relé de sobrecorrente ...................................................................................................... 37 
2.5.3 Transformadores de potencial de média tensão ............................................................... 39 
2.5.4 Transformadores de corrente de média tensão ................................................................ 40 
3 DESCRIÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO DA INDÚSTRIA E CÁLCULOS .............. 42 
4 RESULTADOS .................................................................................................................... 42 
5 CONCLUSÕES .................................................................................................................... 42 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS .............................................................................. 43 
 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA COORDENAÇÃO PROTEÇÃO E SELETIVIDADE 
 
 O estudo de coordenação proteção e seletividade de um empreendimento é um 
procedimento que deve ser executado com cautela e responsabilidade, tratando-se de um estudo 
que irá definir os valores e equipamentos de proteção a serem utilizados para a proteção e para 
a seletividade deste empreendimento. 
 Este estudo pode ser dividido em duas etapas, como primeiro item de aplicação a 
definição do sistema, aplicado junto com o plano de proteção. E o segundo item a ser aplicado 
são as definições, onde pode ser considerado os valores de proteção para cada equipamento de 
proteção ou ajustes dos mesmos, também nesta etapa deve ser analisada os valores de proteção 
de todos os equipamentos em conjunto, isto para garantir a seletividade, com objetivo de 
desligar somente o setor que apresentou falha, sem que os demais setores sejam afetados por 
este evento (FELIPE MOLINARI DE MATTOS, 2010, p.15). 
 A definição correta dos dispositivos ou equipamentos de proteção não está diretamente 
ligado somente a proteção contra sobrecorrentes mas como também a todo o sistema que o 
comporta, assim para definir os equipamentos de proteção é preciso estudar todo percurso que 
deve percorrer a circulação de corrente elétrica. Para este fim este capitulo apresentara os 
diversos estudos a serem analisados antes da definição final da proteção e seletividade. Somente 
após a definição destes parâmetros e cálculos será possível apresentar os componentes a serem 
utilizados para proteção, atendendo as características elétricas e construtivas deste estudo 
(FELIPE MOLINARI DE MATTOS, 2010, p.15). 
 
2.1 EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO 
 
 Os equipamentos de proteção que serão utilizados neste estudopara proteção e 
seletividade serão o disjuntor de média tensão, relé de sobrecorrente, transformadores de 
potencial em média tensão, transformadores de corrente em média tensão e fusíveis de proteção 
para transformadores em média tensão. Com a definição dos estudos de proteção e seletividade 
será possível definirmos estes equipamentos, porém é preciso ter uma noção básica de aplicação 
de cada equipamento antes de aplicarmos os mesmos, cada um destes itens citados apresenta 
algumas características, tanto construtivas como operativas, que os diferenciam, (FELIPE 
MOLINARI DE MATTOS, 2010, p.16). 
 Na sequência há uma descrição prévia de cada um desses equipamentos de proteção. 
13 
 
2.1.1 Disjuntores de média tensão 
 
 Os disjuntores de média tensão são equipamentos de proteção capazes de abrir e fechar 
um determinado circuito sob carga, por isso são utilizados como um dispositivo de proteção 
quando acompanhados por um relé de proteção, o qual envia um sinal da falha ao disjuntor. O 
disjuntor, ao receber o sinal de falha em sua bobina de abertura, é capaz de interromper o 
circuito mesmo diante de um nível de curto muito elevado. Esse equipamento tem a capacidade 
de abrir diversas vezes, sob um curto circuito, sem que o mesmo seja danificado devido a esta 
sobrecorrente, porém, ele deve estar dentro dos parâmetros do estudo de proteção e seletividade. 
O relé de proteção deve ser corretamente parametrizado em função do tempo de atuação da 
sobrecorrente a fim de garantir que o curto circuito não ultrapasse os valores aceitos pelo 
sistema. 
 Segundo (W SERVICE, DISJUNTORES - PARTE 2, 2006, p.01) ‘‘O disjuntor é 
basicamente uma chave elétrica, constituída de contatos e dispositivos mecânicos, formada por 
molas e alavancas, ficando a proteção sob responsabilidade de relés e disparadores.’’ 
 Os disjuntores mais utilizados em média tensão são os disjuntores a vácuo e a gás SF6 
equipados com carregamento de mola automático, bobina de abertura, bobina de fechamento e 
contatos auxiliares conforme descrito função de cada um destes acessórios. 
 O motor de carregamento de mola automático, serve para dar compressão a mola interna 
do disjuntor, onde está mola tem o objetivo de realizar a manobra de abertura e fechamento do 
disjuntor com muita velocidade sem que gere um arco elétrico nos polos internos do Disjuntor, 
devido a diferença de potencial gerada durante o ato do chaveamento. Um dos fatores que 
auxilia a extinção do arco é o fato de que o disjuntor possui suas câmaras internas a vácuo ou 
gás SF6, o vácuo e o gás SF6 possui propriedades químicas e físicas que dificultam a extinção 
do arco (W SERVICE, DISJUNTORES - PARTE 2, 2006, p.02) 
 A bobina de abertura em um Disjuntor de média tensão tem a função de realizar a 
abertura do disjuntor em condições normais de operação ou sobre curto circuito. Geralmente 
são solenoides que quando energizadas atuam mecanicamente sobre a mola do disjuntor já 
explicada no item acima, fazendo com que o disjuntor realiza sua abertura forma rápida e 
segura. 
 A bobina de abertura é considerada o componente mais crítico de um disjuntor. 
 A bobina de fechamento tem a função de realizar o fechamento do disjuntor sob carga 
mesmo em condições normais, geralmente também é um solenoide que atua sobre a mola do 
14 
 
disjuntor assim realizando o fechamento mecânico do disjuntor através da mola de forma rápida 
e segura. 
Contatos auxiliares: Os contatos auxiliares são utilizados para sinalizar o estado do disjuntor, 
geralmente através de leds luminosos no frontal de cubículos ou subestações. Geralmente os 
contatos sinalizam sinais de disjuntor aberto, fechado e mola de carregamento carregada ou 
descarregada. 
 A figura 1 mostra o modelo de um disjuntor de média tensão de fabricação da Schneider 
Electric. 
 
FIGURA 1 – DISJUNTOR MÉDIA TENSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: SCHNEIDER, Disponível em 
(http://www.2a.com.br/download/Schneider/Disjuntores.pdf) 
acessado em: 01/05/2018. 
 
2.1.2 Relé de sobrecorrente 
 
 Os relés de proteção têm como sua principal aplicação a abertura de um equipamento 
de chaveamento em um circuito que esteja operando com sobrecarga, curto circuito ou 
quaisquer anomalias parametrizada em sua configuração de proteção, geralmente são utilizados 
para abrir disjuntores conforme descrito no subitem anterior. 
 Para realizar o monitoramento do sistema a ser protegido o relé precisa de 
informações deste circuito, que são geralmente a tensão, frequência e corrente do mesmo. Com 
estes valores o relé é capaz de calcular internamente as potências consumidas pelo sistema, 
fator de potência dentro das mais diversas medidas de grandezas possíveis (FELIPE 
MOLINARI DE MATTOS, 2010, pag. 24). 
 Geralmente quem envia estas informações para o relé de proteção são os 
transformadores de correente (TC’s) e os transformadores de potencias (TPs), que serão 
15 
 
descritos no próximo subitem.. As vantagens e desvantagens dessa substituição são citadas a 
seguir: 
 
• Autodiagnóstico: o relé executa rotinas de verificação de suas funções e no caso de 
encontrar algum defeito ele se coloca fora de operação e avisar o gerenciador do 
sistema sobre o defeito. 
• Flexibilidade: o relé pode ser programado para executar diversas funções tais como 
localização de faltas, medição de grandezas elétricas entre outras. 
• Modularidade: o relé digital pode ser complementado com módulos que possuem 
funções adicionais que são incorporadas no relé digital já existente. 
Apesar das claras vantagens que os relés microprocessados têm sobre os outros relés, 
eles têm algumas desvantagens: 
• Vida útil: a vida útil dos circuitos integrados, cerca de 15 anos, é baixa em comparação 
aos outros tipos de relés. 
• Interferências eletromagnéticas: que podem interferir no diagnóstico de faltas. 
Rápida evolução dos dispositivos: em função dos crescentes avanços da tecnologia, 
eles podem se tornar obsoletos rapidamente. (FELIPE MOLINARI DE MATTOS, 
2010, p. 21). 
 
 Os relés de proteção possuem diversas funções de proteção definidas pela tabela ANSI. 
A tabela ANSI foi criada com o intuito de padronizar a linguagem de proteção, desta forma 
sendo indicado o tipo de cada proteção por formato numérico, assim para que a mesma não seja 
alterada mesmo com a troca do idioma de um país para outro. A tabela ANSI mostra as 
denominações utilizadas para proteção em subestações e com sua numeração. 
 
TABELA 1 - TABELA ANSI 
Nr Denominação 
1 Elemento Principal 
2 Relé de partida ou fechamento temporizado 
3 Relé de verificação ou interbloqueio 
4 Contator principal 
5 Dispositivo de interrupção 
6 Disjuntor de partida 
7 Relé de taxa de variação 
8 Dispositivo de desligamento da energia de controle 
9 Dispositivo de reversão 
16 
 
10 Chave comutadora de sequência das unidades 
11 Dispositivo multifunção 
12 Dispositivo de sobrevelocidade 
13 Dispositivo de rotação síncrona 
14 Dispositivo de subvelocidade 
15 Dispositivo de ajuste ou comparação de velocidade e/ou frequência 
16 Dispositivo de comunicação de dados 
17 Chave de derivação ou descarga 
18 Dispositivo de aceleração ou desaceleração 
19 Contator de transição partida-marcha 
20 Válvula operada eletricamente 
21 Relé de distância 
22 Disjuntor equalizador 
23 Dispositivo de controle de temperatura 
24 Relé de sobreexcitação ou Volts por Hertz 
25 Relé de verificação de Sincronismo ou Sincronização 
26 Dispositivo térmico do equipamento 
27 Relé de subtensão 
28 Detector de chama 
29 Contator de isolamento 
30 Relé anunciador 
31 Dispositivo de excitação 
32 Relé direcional de potência33 Chave de posicionamento 
34 Dispositivo master de sequência 
17 
 
35 Dispositivo para operação das escovas ou curto-circuitar anéis coletores 
36 Dispositivo de polaridade ou polarização 
37 Relé de subcorrente ou subpotência 
38 Dispositivo de proteção de mancal 
39 Monitor de condições mecânicas 
40 Relé de perda de excitação ou relé de perda de campo 
41 Disjuntor ou chave de campo 
42 Disjuntor / chave de operação normal 
43 Dispositivo de transferência ou seleção manual 
44 Relé de sequência de partida 
45 Monitor de condições atmosféricas 
46 Relé de reversão ou desbalanceamento de corrente 
47 Relé de reversão ou desbalanceamento de tensão 
48 Relé de sequência incompleta / partida longa 
49 Relé térmico 
50 Relé de sobrecorrente instantâneo 
51 Relé de sobrecorrente temporizado 
52 Disjuntor de corrente alternada 
53 Relé para excitatriz ou gerador CC 
54 Dispositivo de acoplamento 
55 Relé de fator de potência 
56 Relé de aplicação de campo 
57 Dispositivo de aterramento ou curto-circuito 
58 Relé de falha de retificação 
59 Relé de sobretensão 
18 
 
60 Relé de balanço de corrente ou tensão 
61 Sensor de densidade 
62 Relé temporizador 
63 Relé de pressão de gás (Buchholz) 
64 Relé detetor de terra 
65 Regulador 
66 Relé de supervisão do número de partidas 
67 Relé direcional de sobrecorrente 
68 Relé de bloqueio por oscilação de potência 
69 Dispositivo de controle permissivo 
70 Reostato 
71 Dispositivo de detecção de nível 
72 Disjuntor de corrente contínua 
73 Contator de resistência de carga 
74 Relé de alarme 
75 Mecanismo de mudança de posição 
76 Relé de sobrecorrente CC 
77 Dispositivo de telemedição 
78 Relé de medição de ângulo de fase / proteção contra falta de sincronismo 
79 Relé de religamento 
80 Chave de fluxo 
81 Relé de frequência (sub ou sobre) 
82 Relé de religamento de carga de CC 
83 Relé de seleção / transferência automática 
84 Mecanismo de operação 
19 
 
85 Relé receptor de sinal de telecomunicação (teleproteção) 
86 Relé auxiliar de bloqueio 
87 Relé de proteção diferencial 
88 Motor auxiliar ou motor gerador 
89 Chave seccionadora 
90 Dispositivo de regulação (regulador de tensão) 
91 Relé direcional de tensão 
92 Relé direcional de tensão e potência 
93 Contator de variação de campo 
94 Relé de desligamento 
95 Usado para aplicações específicas 
96 Relé auxiliar de bloqueio de barra 
97 à 99 Usado para aplicações específicas 
Fonte: SELINC, Disponível em (http://www1.selinc.com.br/tab_ansi.aspx) acessado em: 02/05/2018. 
 
 Foi apresentado, ainda na Figura 2 um relé de proteção com suas principais 
características elétricas definidas. Este modelo é utilizado para proteção de subestações com 
transformadores e geradores ou, também como religador de sistemas elétricos em casos nos 
quais aplica-se o religamento automático do sistema dentro dos parâmetros do relé de proteção. 
 
20 
 
FIGURA 2 – RELÉ DE PROTEÇÃO 
 
Fonte: PEXTRON, Disponível em ( https://www.pextron.com ) acessado em: 01/05/2018. 
 
2.1.3 Transformador de potencial de média tensão ( TP ) 
 
 O transformador de potencial de média tensão tem como característica principal a 
transformação de um sinal de tensão muito elevado para um valor menor, pois trabalhando com 
nível de tensão inferior é capaz de realizar a leitura de tensão no sistema no qual o mesmo está 
instalado, isto com auxílio de um relé de proteção, multimedidor de grandezas ou quaisquer 
outros dispositivos de medição, (IEE Std 242, 2011). 
 Na Figura 3 a seguir é apresentado a imagem de um transformador de potencial: 
 
 
21 
 
FIGURA 3 – TRANSFORMADORE DE POTENCIAL MÉDIA TENSÃO 
 
Fonte: INSTRUMENTI, Disponível em 
(http://www.instrumenti.com.br/index.php/pt/133-destaque/241-
transformadores-de-potencial) acessado em: 03/05/2018. 
 
 Os transformadores de potencial de média tensão podem ser divididos entre dois grupos 
de aplicação que são os modelos para proteção e os modelos para medição. Mesmo possuindo 
suas características similares que é de reduzir os níveis de tensão, porem apresentam algumas 
diferenças nas quais são descritas a seguir: 
 Os TP’s de proteção são utilizados exclusivamente para sistemas de proteção, sua 
precisão não necessita ser tão exata quanto os de medição, porém devem estar de acordo com a 
curva de saturação do sistema para garantir seu correto funcionamento no ato de uma falha onde 
ele é o principal componente a enviar a informação correta para o relé de proteção ou outro 
dispositivo de proteção conectado a ele. Esta curva de saturação deve ser cuidadosamente 
dimensionada uma vez que é a partir desta curva que será determinado o tempo de sobretenção 
ou subtensão que a rede pode suportar, desta forma a partir da curva de saturação pode ser 
definido a exatidão deste componente (IEE Std 242, 2011). 
 Os TP´s de medição são utilizados exclusivamente para medição de sistemas, como por 
exemplo em medições de concessionárias e em caso de leituras de demanda interna pelo 
consumidor, este caso é exigido um alto grau de confiabilidade da precisão de forma a garantir 
uma leitura correta do sistema (IEE Std 242, 2011). 
 A Tabela 2 mostra as principais características elétricas de um transformador de 
potencial. 
 
22 
 
TABELA 2 – TABELA DE CARACTERÍSTICAS DE TP'S 
 
Fonte: INSTRUMENTI, Disponível em ( http://www.instrumenti.com.br/index.php/pt/133-
destaque/241-transformadores-de-potencial ) acessado em: 03/05/2018. 
 
2.1.4 Transformadores de corrente de média tensão ( TC ) 
 
 Os transformadores de corrente de média tensão possuem características de reduzir 
níveis elevados de corrente para níveis mais baixos capazes de ser realizado sua leitura através 
de relés de proteção ou multimedidores de grandezas. 
 Assim como os TPs de média tensão os TCs também são subdivididos em dois grupos 
que são os de proteção e de medição conforme citado a seguir: 
 
 Os TC´s de proteção são projetados para reproduzir a corrente de falta que 
tipicamente chega a 20In, com a sua carga nominal. 
 
 A carga significa a impedância total do circuito secundário incluindo-se neste 
cálculo a resistência secundária do RC, a impedância da fiação de ida e volta e a 
impedância do relé. As normas de TC, como IEC, ABNT etc, definem essa carga 
(impedância) através da tensão que o TC pode trabalhar sem que sature. Tipicamente 
poderíamos mencionar tensões de 100, 200, 400 e 800 Volts. 
 
Na aquisição do TC, o Técnico / Engenheiro deve definir qual a tensão que o TC deve 
suportar. Esse valor de tensão está ligado a área do núcleo do TC que o fabricante irá 
fabricar. Assim o foco é reproduzir altas correntes com uma precisão de 5 a 10% 
atendendo as necessidades de proteção. 
 
 No caso de TC´s para medição a exigência de sua está na exatidão está ligada 
a sua utilização para faturamento. Tendo uma exatidão de 0,3%, com a corrente 
nominal. A norma define inclusive que a precisão é maior com a corrente nominal e 
23 
 
pior com 10% do valor nominal. As correntes de falta não são as preocupações de 
fabricante e tipicamente com as correntes elevadas o TC deverá saturar e isto implica 
em reduzir as correntes no secundário protegendo o instrumento de sobrecargas que 
afetam a sua precisão. (http://www.conprove.com.br/forum/viewtopic.php?f=5&t= 
22) acessado em acessado em: 11/04/2018. 
 
 Os transformadores de corrente em geral são equipamentos ligados em série ao circuito 
de forma que a corrente elétrica que circula na carga seja obrigatoriamente a passar pelo TC, 
desta forma em seu circuito primáriocircula a corrente nominal do circuito assim gerando uma 
indução por corrente para o circuito secundário, no qual emite um sinal de corrente de acordo 
com a relação de transformação do TC. A corrente secundária padronizada no Brasil é com 
corrente de 5A, porém existem estudos de nos próximos 10 anos padronizarem para corrente 
de 1A (VIEIRA E VARELA, 2013, pag.1). 
 A seguir na tabela 3 temos as principais características elétricas a serem definidas em 
um Transformador de Corrente: 
 
TABELA 3 – TRANSFORMADOR DE CORRENTE MÉDIA TENSÃO 
 
Fonte: INSTRUMENTI, Disponível em ( http://www.instrumenti.com.br/index.php/pt/2012-02-03-18-07-
35/epoxi-15kv-242kv-362kv/183-im15b1 ) acessado em: 03/05/2018. 
 
 Em sistemas de com classe de tensão classificados em média tensão normalmente são 
aplicados Transformadores de Corrente do tipo barra conforme Figura 4 a seguir. 
 
24 
 
FIGURA 4 – TRANSFORMADOR DE CORRENTE MÉDIA TENSÃO 
 
Fonte: INSTRUMENTI, Disponível em 
(http://www.instrumenti.com.br/index.php/pt/2012-02-03-18-07-
35/epoxi-15kv-242kv-362kv/183-im15b1 ) acessado em: 03/05/2018 
 
2.1.5 Fusíveis de proteção para transformadores de média tensão 
 
 Os fusíveis de média tensão são utilizados geralmente para proteção de transformadores 
com potência inferior a 500kVA, possuem objetivo de interromperem o circuito em caso de um 
curto circuito não sendo indicados para atuarem por sobrecarga. Existem diversos tipos de 
fusíveis no mercado dentre o mais utilizado são os modelos HH e AR. A seguir na Figura 5 é 
apresentado um Fusível de Média Tensão HH de fabricação da Sarel. 
 
FIGURA 5 – FUSÍVEL MÉDIA TENSÃO 
 
Fonte: SAREL, Disponível em ( http://www.sarel.com.br/produtos/fusiveis/ ) 
acessado em: 03/05/2018 
 
 Todos os fusíveis possuem uma curva de atuação, está curva indica o instante que o 
fusível vai atuar, ou seja o momento em que o fusível deverá abrir o circuito (IEE Std 242, 
2011). Está curva deve ser analisada criticamente pois um transformador durante sua 
energização pode chegar a ter uma corrente de Inrush de aproximadamente 10x IN ou até 
mesmo superior, ou seja, a corrente nominal do transformador pode chegar a 10 vezes a sua 
25 
 
corrente nominal durante um período de aproximadamente 200ms, estes valores oscilam de 
transformador para transformador dependendo de suas características construtivas. Então com 
base nestes valores podemos calcular a corrente nominal para proteção do equipamento 
conforme será apresentado no decorrer do trabalho assim como também deve ser observado os 
dados da curva de atuação dos fusíveis para garantir que sua atuação esteja dentro dos 
parâmetros desejados (FELIPE MOLINARI DE MATTOS, 2010, pag.17). 
 Na Figura 6 a seguir representa a curva de atuação dos fusíveis em diversos níveis de 
correntes, lembrando que os valores desta curva alteram de fabricante para fabricante. 
 
FIGURA 6 – CURVA DE FUSÃO DE FUSÍVEIS HH 
Fonte: DREYFFUS, Disponível em ( http://www.dreyffus.com.br ) acessado em: 11/04/2018 
 
 
2.2 ARQUITETURA EM REDES ELÉTRICAS 
 
 A arquitetura de redes elétricas pode ser formada por diversos tipos de estruturas, nas 
quais se aplicam de acordo com as necessidades e complexidade do local de instalação, em 
26 
 
locas com mais complexidade e com exigências que determinem que não possa existir falta de 
energia o sistema deve ser formado por uma rede com diversas disponibilidades de alimentação. 
 Um exemplo destes locais são os Hospitais, os mesmos são obrigados a ter 
disponibilidade de energia elétrica em caso de falta da rede principal, isto pois as unidades de 
terapia intensiva não podem ter essa falta, uma vez que isto pode pôr em risco a vida do 
paciente, esta exigência e feita em um projeto é de autoria da deputada Sueli Vidigal na proposta 
de número 6627/2009. 
 A seguir será apresentado os principais tipos de arquiteturas e suas principais 
características, assim como suas aplicações. 
 
2.2.1 Arquitetura radial simples 
 
 A arquitetura de barras simples ou radial simples é o modelo mais básico que temos, 
onde os métodos de proteção são mais simples e com mais facilidade de conseguir sua proteção, 
este tipo de estrutura também possui um custo muito baixo se levado em consideração aos 
demais modelos. Este tipo de aplicação conta com apenas uma linha de alimentação, desta 
forma possui uma baixa confiabilidade pois uma falha na rede refletira em uma falta de energia 
elétrica para o empreendimento (GUIA DE PROTEÇÕES SCHNEIDER ELECTRIC, 2008, 
pag.4). 
 Utilizado em locais com de baixa utilização de carga, como por exemplo pequenas 
indústrias e estabelecimentos comerciais. A Figura 7 a seguir mostra uma arquitetura de modelo 
radial simples: 
 
 
27 
 
FIGURA 7 – ARQUITETURA RADIAL SIMPLES 
 
Fonte: Schneider Electric, Guia de Proteção de redes elétricas (2008) 
 
2.2.2 Arquitetura radial dupla 
 
 A arquitetura com derivação dupla ou radial dupla é um modelo também considerado 
básico de aplicação, porém com maiores recursos para manutenção se comparado ao modelo 
de radial simples, isto pois em caso de falta de uma rede ou de um dos equipamentos de 
proteção, secionamento ou interrupção de energia a outra derivação é capaz de alimentar as 
cargas essenciais do determinado empreendimento, enquanto é realizado a manutenção ou 
verificação do motivo da falta. Porém esta solução caba se tornando com um custo mais 
elevado, este modelo de arquitetura é muito aplicado em indústrias metalúrgicas e em siderurgia 
(GUIA DE PROTEÇÕES SCHNEIDER ELECTRIC, 2008, p.4). 
 A seguir na Figura 8 o modelo de uma arquitetura radial dupla: 
 
FIGURA 8 – ARQUITETURA RADIAL DUPLA 
 
Fonte: Schneider Eletric, Guia de Proteção de redes elétricas (2008) 
 
28 
 
2.2.3 Arquitetura radial em malha aberta 
 
 A estrutura radial em malha aberta é utilizada em ‘‘ redes muito estendidas, Expansões 
futuras importantes, Cargas concentradas em diferentes áreas de um local. Com Vantagens de 
ser menos custosas que a malha fechada com simplicidade das proteções’’ (GUIA DE 
PROTEÇÕES SCHNEIDER ELECTRIC, 2008, p.4). 
 A arquitetura radial em malha aberta também é considerada um sistema complexo em 
sua aplicação, uma vez que requer certa automação para que tenha sua correta funcionalidade, 
porém é possível realizar manutenções com mais facilidades em diversos pontos da rede e tem 
certa facilidade para que seja aplicado os conceitos de proteção. A seguir na Figura 9 é 
apresentado o sistema facilitando a visualização deste conceito: 
 
FIGURA 9- ARQUITETURA RADIAL EM MALHA ABERTA 
 
Fonte: Schneider Eletric, Guia de Proteção de redes elétricas (2008) 
 
 
2.2.4 Arquitetura radial em malha fechada 
 
 A estrutura radial em malha fechada é utilizada em ‘‘redes com grande continuidade de 
serviço, redes muito estendidas, cargas concentradas em diferentes áreas de um local. Com 
vantagens de boa continuidade de alimentação sem necessidade de funções de automação’’ 
(GUIA DE PROTEÇÕES SCHNEIDER ELECTRIC, 2008, p.4). 
 A arquitetura radial em malha fechada também é considerada um sistema complexo em 
sua aplicação, porém não requer automação para que tenha sua correta funcionalidade, neste 
sistema também é possível realizar manutenções em diversos pontos da rede. A seguir na Figura 
10 é apresentado o diagrama facilitando a visualização deste conceito: 
 
29 
 
FIGURA 10 – ARQUITETURA RADIAL EM MALHA FECHADA 
 
 Fonte: Schneider Eletric, Guia de Proteção de redes elétricas (2008) 
 
2.3 INTRODUÇÃO AO CURTO-CIRCUITO 
 
 O curto-circuito é considerado um dos grandes e mais importantes fatoresdo estudo 
para definição das proteções de um sistema elétrico, por isso antes de especificar quaisquer 
equipamentos de proteção de um determinado circuito é de extrema importância o estudo de 
cálculo do nível de curto-circuito da instalação e demais fatores associados, assim como 
também a corrente nominal de todo o sistema. 
 Somente após este estudo é possível informar as características técnicas dos 
equipamentos que devem realizar a proteção do sistema. 
 
2.3.1 Efeitos das correntes de curto-curcuito 
 
 O curto-circuito é considerado um dos fatores que mais causa danos em uma instalação 
elétrica se o mesmo não for extinguido de forma muito rápida, tendo em vista que um sistema 
em curto-circuito com uma baixa impedância a corrente tende ao infinito, isto é possível 
observar e afirmar pela lei de ohm apresentada pela equação (1) a seguir: 
 
 
(1)
Onde: 
I Corrente Elétrica; 
V Tensão Elétrica; 
30 
 
R Resistência Elétrica. 
 
 Os efeitos das correntes de curto-circuito também podem ser verificados conforme é 
citado a seguir: 
 
As consequências dos curtos-circuitos são frequentemente graves, quando não são 
dramáticas: 
O curto-circuito perturba o ambiente da rede nas proximidades do ponto de falha, 
ocasionando uma queda de tensão brusca, 
Requer a desconexão, pelos dispositivos de proteção apropriados, de uma parte 
frequentemente importante da rede, 
Todos os equipamentos e conexões (cabos, linhas) sujeitos a curto-circuito são 
submetidos a um forte esforço mecânico (forças eletrodinâmicas) que pode causar 
rupturas, e a um esforço térmico, que pode provocar a queima dos condutores e a 
destruição dos isolantes, 
No ponto da falha, onde frequentemente ocorre arco elétrico de forte energia, cujos 
efeitos destruidores são muito grandes e podem ser propagados muito rapidamente. 
Embora seja cada vez menor a probabilidade de aparecimento de curtos-circuitos nas 
instalações modernas, projetadas e operadas eficientemente, as consequências graves 
que poderiam resultar, fazem com que seja incentivada a instalação de dispositivos 
para detecção e eliminação rápidas de qualquer curto-circuito. 
O conhecimento do valor da corrente de curto-circuito em diferentes pontos da rede é 
um dado indispensável para definir os cabos, barramentos e todos os dispositivos de 
interrupção e de proteção, como também suas regulagens. 
Caracterização dos curtos-circuitos 
Diversos tipos de curtos-circuitos podem ocorrer em uma rede elétrica: 
Curto-circuito trifásico: corresponde a uma falha entre as três fases. Este tipo 
geralmente provoca as correntes mais elevadas. 
Curto-circuito monofásico à terra: corresponde a uma falha fase-terra. Este tipo é o 
mais frequente. 
Curto-circuito bifásico isolado: corresponde a uma falha entre duas fases em 
tensão fase-fase. A corrente resultante é menor do que no caso do curto-circuito 
trifásico, exceto quando a falta se situar nas proximidades de um gerador. 
Curto-circuito bifásico à terra: corresponde a uma falha entre duas fases e a 
terra. (SCHNEIDER ELETRIC, GUIA DE PROTEÇÃO DE REDES ELÉTRICAS, 
2008, p. 12). 
 
2.3.2 Curto circuito trifásico, fase-fase 
 
 O curto circuito trifásico entre fases é considerado um dos que gera maior deterioração 
dos componentes em caso de uma falha de proteção (GUIA DE PROTEÇÕES SCHNEIDER 
ELECTRIC, 2008, p.14). O cálculo da corrente de curto-circuito em um determinado ponto da 
rede elétrica pode ser calculado pela equação apresentada na equação (2) a seguir: 
 
 
(2)
Onde: 
31 
 
IK3 Curto-circuito trifásico fase-fase; 
U Tensão de fase no ponto do curto-circuito; 
Zcc Impedância equivalente de todas as impedâncias unitárias em série e paralelo dos 
componentes a montante da falha. 
 
 Porém para encontrarmos o valor de curto circuito trifásico é preciso encontrar o valor 
da Icc apresentada na equação 2 descrita acima, para isto é preciso realizar a soma quadrática 
de reatâncias e resistências conforme mostra a equação (3). 
 
 (3)
 
Onde: 
Zcc Impedância de Curto-circuito; 
R Resistências equivalentes a montante do ponto de curto-circuito; 
X Reatâncias equivalentes a montante do ponto de curto-circuito. 
 
 Com os valores já apresentados é possível descobrir o valor da corrente de curto-circuito 
através da Zcc. Porém existe uma forma mais simples de chegarmos aos valores de corrente de 
curto circuito conforme descrito em (GUIA DE PROTEÇÕES SCHNEIDER ELECTRIC, 
2008, p.14) “Os cálculos podem ser feitos de modo muito simples ao conhecer a potência de 
curto-circuito Scc no ponto de conexão da rede do distribuidor. É possível deduzir a impedância 
Za equivalente a montante deste ponto’’, desta forma os cálculos podem ser apresentados 
conforme apresentado nas equações 4 e 5. 
 
 
(4)
 
(5)
 
Onde: 
Za Impedância equivalente a montante do Curto-circuito; 
Scc Potência de curto-circuito; 
Icc Corrente de curto-circuito. 
32 
 
 Após a resolução dos cálculos apresentados acima é possível descobri a corrente de 
Curto-circuito no ponto do curto, desta forma facilitando os cálculos que encontraremos a seguir 
para realizar a proteção dos equipamentos a jusante dos dispositivos de proteção e também para 
definirmos corretamente os dispositivos de proteção (GUIA DE PROTEÇÕES SCHNEIDER 
ELECTRIC, 2008, pag.14). 
Na figura 11 a seguir é apresentado através de um raio ponto onde ocorre um curto-circuito 
trifásico entre fases, apresentando também cada uma das componentes que acabaram de ser 
descritas nas equações anteriores. 
 
FIGURA 11 – CURTO-CIRCUITO TRÁFASICO FASE-FASE 
 
Fonte: Schneider Eletric, Guia de Proteção de redes elétricas (2008) 
 
2.4 EQUIPAMENTOS PROTEGIDOS 
 
 Em uma instalação elétrica é de suma importância o correto dimensionamento das 
proteções para que seja protegido todo o sistema, principalmente os primeiros componentes que 
podem sofrer os danos desta falta. 
 Os principais componentes que sentem o impacto desta falta são em geral os cabos de 
média tensão que alimentam todo o sistema elétrico de qualquer subestação, este junto ao 
transformador que sob qualquer falta pode correr o risco de entrar em curto-circuito podendo 
até explodir ou pegar fogo em casos mais críticos onde a proteção não atua de forma correta e 
seletiva (FELIPE MOLINARI DE MATTOS, 2010, p.30). 
 
2.4.1 Cabos de média tensão 
 
Os cabos de média tensão são responsáveis pelo transporte de corrente elétrica. 
33 
 
Os cabos em geral sejam para baixa ou média tensão são constituídos por um material 
de boa condução elétrica, ou seja, o material dos cabos deve possuir uma baixa resistência a 
passagem de corrente elétrica, os materiais mais utilizados são os de cobre e de alumínio. Em 
geral são cobertos por uma camada isolante de acordo com a classe de tensão que o mesmo será 
empregado, nos casos onde existe uma grande magnetização o mesmo é coberto também por 
uma camada de blindagem, uma espécie de condutor sobre a última camada de isolação 
(FELIPE MOLINARI DE MATTOS, 2010, pag.33). 
A seguir na Figura 12 podemos observar estas camadas. 
 
FIGURA 12 – CABOS DE MÉDIA TENSÃO 
 
Fonte: INDUSCABOS, Disponível em ( http://www.induscabos.com.br/ ) acessado em: 
05/05/2018 
 
2.4.2 Transformadores de média tensão 
 
Conforme é descrito na ABNT NBR 5356-1/2007, (p.09), “Um transformado de 
potência é definido como um equipamento elétrico estático, e que funciona por indução 
eletromagnética transformando a tensão e corrente alternada entre dois ou mais enrolamentos, 
sem a mudança na frequência.” 
A principal função de um transformador de média tensão é dealterar os níveis de tensão 
de uma rede, seja com objetivo de elevar a tensão, geralmente em subestações para transmissão 
de energia elétrica ou de rebaixar o nível de tensão, utilizados em subestações de alimentação 
de industrias ou cargas de grande potencial elétrico. 
Na classe de média tensão podem ser empregados transformadores com isolação em 
material epóxi os chamados transformadores a seco, este modelo de transformador deve ser 
empregado apenas em subestações em alvenaria não sendo permitido seu uso em subestações 
34 
 
de uso ao tempo, salvo quando o mesmo for instalado em caixa de proteção para uso ao tempo 
com grau de proteção IP-54 (IEC 60529, 2017). 
Os transformadores a seco não requerem praticamente nenhum tipo de manutenção 
preventiva, sendo apenas necessário o reaperto de suas conexões, limpeza e verificação visual. 
A seguir na Figura 13 é apresentado uma imagem de um transformador a seco de média 
tensão. 
 
FIGURA 13 – TRANSFORMADOR DE MÉDIA TENSÃO A SECO 
 
Fonte: WEG, Disponível em: 
(https://www.weg.net/catalog/weg/Transformadores-a-Seco/Transformador-
aSeco/p/MKT_WTD_SMALL_DRY_TYPE_TRANSFORMER_UP_TO_30
0KVA) acessado em: 06/05/2018 
 
 Outro tipo de transformador muito comum em subestações são os Transformadores com 
isolação por meio de óleo isolante os chamados de Transformadores a óleo. Estes por sua vez 
possibilitam sua instalação tanto em subestações de uso ao tempo quanto em subestações 
abrigadas. 
 Este tipo de Transformadores por sua vez possui um sistema de manutenção preventiva 
muito eficaz, sendo necessário a realização de testes em todos seus sistemas de proteção como 
na VAP (Válvulas de Alivio de Pressão), INO (Indicador de Nível do Óleo) e a ITO (Indicação 
de Temperatura do Óleo), sendo necessário também anualmente a coleta de uma pequena 
amostra de óleo para análise, esta análise tem o objetivo de garantir que o óleo do transformador 
não possui umidade, ou gases acima dos níveis normais no qual podem ocasionar em uma falha 
da isolação, gerando um curto-circuito interno entre os enrolamentos do transformador. Caso 
nesse ensaio seja detectado quaisquer anomalias, deve ser realizado o procedimento de 
filtragem e tratamento do óleo isolante, após o procedimento é novamente realizado a coleta e 
análise do óleo (CATALOGO BLUTRAFOS, 2015, pag.11). 
 A seguir é apresentado na Figura 14 um de média tensão a óleo. 
35 
 
FIGURA 14 – TRANSFORMADOR DE MÉDIA TENSÃO A ÓLEO 
 
Fonte: WEG, Disponível em: 
(https://www.weg.net/catalog/weg/BR/Transformadores-e-Reatores-a-oleo/ 
Transformadores-de-Distribui%oleo-225-0kVA) acessado em: 06/05/2018 
 
 
2.5 CÁLCULO DOS COMPONENTES DE COORDENAÇÃO E PROTEÇÃO 
 
O cálculo da coordenação das proteções de um sistema elétrico tem por como sua 
principal função interromper toda e qualquer corrente fora dos padrões pré-estabelecidos que 
esteja circulando pelo circuito. 
 
Como visto nos tópicos anteriores, existem diversos tipos e modelos de equipamentos 
que fazem a proteção das instalações elétricas. Tendo isso em vista a norma IEC 947-
4-1 define ensaios com diferentes níveis de corrente aplicados aos equipamentos de 
proteção. Esses testes têm por objetivo submeter os equipamentos a situações 
extremas, e de acordo com o estado dos equipamentos após os testes, os mesmos serão 
classificados dentre três tipos de coordenação. (JORGE ANDRÉ SLOMP, 2017, p.24) 
 
 
 Sendo a coordenação do tipo 1 como uma coordenação que se aplica a conceder que 
determinados equipamentos possam ser danificados, isto apenas com o conceito de ter certeza 
que os danos neste equipamento possam causar danos a quem esteja operando o sistema. 
Já no tipo de coordenação 2 aplicado em baixa tensão permite que os contatos do 
componente de proteção se colem, porém, os mesmos devem ser soltos com facilidade. 
Existe também a coordenação total onde a mesma não permite danos aos componentes 
de proteção, conforme citado em (GUIA DE PROTEÇÕES SCHNEIDER ELECTRIC, 2003, 
p.07) “ocasionando assim o retorno imediato das atividades após uma falha elétrica, em 
contrapartida os investimentos iniciais para instalação dos equipamentos que atendam essa 
coordenação são mais elevados”. 
36 
 
Para elaborar os cálculos da proteção o primeiro procedimento a ser tomado é a 
solicitação dos dados de entrada de energia da concessionaria, este procedimento deve ser 
realizado para qualquer concessionária, pois é a partir destes dados que pode ser realizada a 
seletividade de atuação do disjuntor de média tensão junto ao relé de proteção. 
 Esta seletividade deve garantir que em caso de uma falha em qualquer ponto do 
circuito interno da indústria sua proteção atue antes das proteções da concessionária, no que 
poderia acarretar em um grande número de unidades sem energia elétrica, assim com a 
seletividade correta apena a unidade com defeito terá seu circuito elétrico interrompido. 
A seguir na Tabela 4 é apresentado os dados que devem ser solicitados a concessionária 
de energia elétrica. 
 
TABELA 4 – DADOS PARA ESTUDA DAS PROTEÇÕES 
DESCRICÃO VALOR 
DADOS DE FORNECIMENTO 
DEMANDA CONTRATADA 
TENSÃO NO PONTO DE ENTREGA 
DADOS DA CONCESSIONÁRIA 
CURVA PARA FUNSÕES DE FASE 
DIAL DE TEMPO DE FASE 
CURVA PARA FUNSÕES DE NEUTRO 
DIAL DE TEMPO DE NEUTRO 
ICC NO PONTO DE ENTREGA - FASE\TERRA MINÍMO 
ICC NO PONTO DE ENTREGA - FASE\TERRA 
ICC NO PONTO DE ENTREGA - FASE\TERRA 
ASSIMÉTRICO 
ICC NO PONTO DE ENTREGA – TRIFÁSICO 
ICC NO PONTO DE ENTREGA - TRIFÁSICO 
ASSIMÉTRICO 
DADOS DO TRANSFORMADOR 
POTENCIA SOMADA DOS TRANSFORMADORES 
IN RUSH DO TRAFO DE MAIOR POTÊNCIA 
Fonte: O autor, 2018 
 
37 
 
2.5.1 Disjuntor de média tensão 
 
 O dimensionamento do disjuntor de média tensão é uma das etapas mais simples na 
determinação das proteções, porém muito importante. Sendo para este dimensionamento basta 
saber a corrente de curto circuito assimétrico máxima no ponto de entrega de energia da 
concessionária local, a tensão nominal e a corrente máxima do sistema. Para determinação desta 
corrente máxima deve ser calculado a corrente nominal do transformador de maior potência e 
multiplicado pelo valor de Inrush do transformador, O valor da corrente de Inrush do 
transformador de maior potência deve ser obtido através da folha de dados elétricos e 
construtivos do transformador, na equação (6) a seguir e apresentado o cálculo para a corrente 
máxima do circuito. 
 
 
(6)
Onde: 
Ir: Valor do Inrush do Transformador; 
P: Potência nominal do Transformador de maior potência; 
V: Tensão nominal do circuito. 
 
 Com estes valores definidos deve ser aplicado ao sistema de média tensão um Disjuntor 
com características superiores aos apresentados nos cálculos, assim garantindo que o 
equipamento suporte todas as constantes elétricas do sistema. 
 
2.5.2 Relé de sobrecorrente 
 
Os principais valores a serem calculados para parametrização do relé de proteção são as 
proteções para as funções de sobrecorrente temporizada e instantânea de fase e de neutro, mais 
conhecidas como ANSI 50/50N e 51/51N. 
Para iniciarmos o estudo dos cálculos para ajuste do relé de sobrecorrente é necessário 
conhecermos algumas considerações conforme citado a seguir: 
 
Corrente para atuar as proteções de neutro é levantada como base em 30% da corrente 
de fase. 
A corrente de Pick-up também deve ser considerada para elaboração dos cálculos a 
partir da demanda contratada, aplicando-se um fator de potência mínimo de 92%. 
38 
 
Podendo ter como Pick-up máximo 30% acima da nominal. 
O ponto ANSI é o máximo valorde corrente que um transformador pode suportar 
durante um período definido de tempo sem se danificar. É importante notar que a 
curva de atuação do relé deverá ficar “abaixo” do ponto ANSI do transformador, tanto 
para a proteção de fase, quanto para a de neutro. (JORGE ANDRÉ SLOMP, 2017, 
p.30) 
 
A seguir é apresentado na Tabela 5 o ponto ANSI, tempo de duração e impedância 
percentual de transformadores. 
 
TABELA 5 – PONTO ANSI DO TRANSFORMADOR 
Z% PONTO ANSI (A) TEMPO DE DURAÇÃO (s) 
4 25 x In 2 
5 20 x In 3 
6 16,6 x In 4 
7 14,3 x In 5 
FONTE: IEC 61850, 2011 
 
 Para determinar a corrente de partida de fase ANSI 51 deve ser executado os cálculos 
apresentados na equação (7). 
 
 
(7)
Onde: 
Inf: Corrente nominal de partida de fase; 
FTF: Fator de multiplicação de Fase; 
P: Potência do sistema; 
V: Tensão do sistema; 
FP: Fator de potência mínimo. 
 
 Para determina a corrente de partida de Neutro ANSI 51N basta aplicarmos 30% da 
corrente nominal de fase, conforme equação (8) a seguir: 
 
 (8)
Onde: 
Inn: Corrente nominal de partida de neutro; 
FTF: Fator de multiplicação de neutro; 
39 
 
Inf: Corrente nominal de partida de fase. 
 
 Para definirmos a corrente de partida de fase temporizada ANSI 50 basta aplicarmos 
30% excedente a corrente nominal de demanda, conforme equação (9).
 (9)
 
Onde: 
Inft: Corrente de partida de fase temporizada; 
FT: Fator de multiplicação de fase temporizada; 
Ind: Corrente nominal de demanda. 
 
 Para definirmos a corrente de partida de neutro temporizada ANSI 50N basta aplicarmos 
30% da corrente nominal de neutro, conforme equação (10). 
 
 (10)
Onde: 
Innt: Corrente de partida de neutro temporizada; 
FT: Fator de multiplicação de neutro temporizada; 
Ind: Corrente de partida de fase temporizada . 
 
2.5.3 Transformadores de potencial de média tensão 
 
 Para definir e especificar as características técnicas do transformador de potencial em 
média tensão, devemos obter as características da rede e as funções de proteção que será exigida 
pela obra. Dependendo das proteções exigidas pelo sistema deve ser utilizado 2 ou 3 
transformadores de potencial. 
 Na Tabela 6 é apresentada as especificações básicas para definir a tensão primária e 
secundária do TP de acordo com a norma - N3210002. 
 
 
 
40 
 
TABELA 6 – ESPECIFICAÇÃO PARA ESCOLHA DO TP 
TRANSFORMADORES DE POTENCIAL 
TENSÃO NOMINAL (V) 
RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO 
LIGAÇÃO COM 2 TP LIGAÇÃO COM 3 TP 
13.200 13.200/120 N\A 
13.800 138000/115 13.800R3/115R3 
23.100 230000/115 23.000R3/115R3 
Fonte: O autor, 2018 
 
 Outro fator que é determinante para a escolha do TP é sua classe, este valor deve ser 
escolhido de acordo com a Tabela 7 a seguir: 
 
TABELA 7 – CLASSE DO TRANSFORMADOR DE POTENCIAL 
CLASSE APLICAÇÃO 
0,3 medidas de precisão, laboratório e faturamento (medida de energia). 
0,6 faturamento (medida de energia), instrumentação operacional. 
1,2 instrumentação operacional, serviços de medição em geral 
Fonte: Disponível em (http://www.academia.edu/8012106/TP_e_TC_Introdu%C3%A7%C3%A3o) 
acessado em: 06/05/2018 
 
 Após definidos os valores descritos acima deve ser dimensionado a carga do TP, e com 
a junção destas informações pode ser definido relação de transformação do TP e classe de 
exatidão. A classe é representada conforma abaixo: 
 
 
2.5.4 Transformadores de corrente de média tensão 
 
 Para determinas as características do transformador de corrente deve ser seguido os 
procedimentos abaixo. 
 Deve ser calculada a corrente nominal do circuito através da potência de demanda 
solicitada, abaixo é apresentado a equação (11). 
 
 
 (11) 
41 
 
Onde: 
In: Corrente primária do TC; 
ft: Fator de multiplicação em geral 1,3; 
P: Potência do sistema; 
V: Tensão do sistema; 
FP: Fator de potência mínimo; 
Inr: Corrente de Inrush do Trafonsformador. 
2.5.5 Fusíveis de média tensão de proteção do transformador 
 
 O cálculo para o dimensionamento adequado da corrente do fusível de média tensão 
deve ser elaborado através dos mesmos valores mencionados nos itens anteriores, porém, deve 
ser considerado, agora a potência nominal do transformador para elaborar o cálculo conforme 
Equação (12). 
 
 
 (12) 
 
Onde: 
In: Corrente do Fusível; 
fs: Fator de sobrecarga do transformador; 
P: Potência do sistema; 
V: Tensão do sistema; 
FP: Fator de potência do transformador. 
 
 Após obter os o resultado da Equação 12, ainda deve ser tomado o cuidado de observar 
a curva de atuação dos Fusíveis conforme mostra a Figura 6. Esta curva deve ser analisada para 
garantir que o fusível está dimensionado de forma correta considerando os valores e tempo de 
Inrush do transformador. Salienta-se que essas curvas sofrem alteração de fabricante para 
fabricante. 
 
 
 
 
42 
 
3 DESCRIÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO DA INDÚSTRIA E CÁLCULOS 
 
4 RESULTADOS 
 
5 CONCLUSÕES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
43 
 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 
 
SCHNEIDER ELETRIC, Guia de Proteção de Redes Elétricas, 2008. 
 
W SERVICE, Dispositivos de manobra – Disjuntores – Parte 2, 1ª edição, 2006. 
 
AMADEU CASAL CAMINHA, Introdução à proteção dos sistemas elétricos, 10ª 
reimpressão, São Paulo, 2006. 
 
HÉLIO CREDER, Instalações elétricas, 15ª edição, São Paulo, 2013. 
 
SCHNEIDER, “Disjuntores de média tensão”. 2018. Disponível em: 
(http://www.2a.com.br/download/Schneider/Disjuntores%20%20V%C3%A1cuo%20e%20G
%C3%A1s%20SF6.pdf) acessado em: 01/05/2018. 
 
SELINC, “Tabela ANSI”. 2018. Disponível em: (http://www1.selinc.com.br/tab_ansi.aspx) 
acessado em: 02/05/2018 
 
INSTRUMENTI, “Transformadores de potencial e corrente”. 2018. Disponível em: 
(http://www.instrumenti.com.br) acessado em: 03/05/2018 
 
SAREL “Fusíveis de média tensão”. 2018. Disponível em 
(http://www.sarel.com.br/produtos/fusiveis/) acessado em: 03/05/2018 
 
DREYFFUS, “Seccionadoras e fusíveis MT”. 2018. Disponível em 
(http://www.dreyffus.com.br) acessado em: 11/04/2018 
 
INDUSCABOS, “Cabos de média e baixa tensão”. 2018. Disponível em: 
(http://www.induscabos.com.br) acessado em: 05/05/2018 
 
WEG, “Transformadores de média tensão”. 2018. Disponível em: 
(https://www.weg.net/catalog) acessado em: 06/05/2018 
 
44 
 
IEC 61850, Protocolos de comunicação para dispositivos eletrônicos inteligentes em 
subestações elétricas, 2011. 
 
ACADEMIA.EDU “Transformadores de potencial e de corrente”. 2018. Disponível em: 
(http://www.academia.edu/8012106/TP_e_TC_Introdu%C 3%A7%C3%A3o) acessado em: 
06/05/2018 
 
INESC “Redes elétricas com integradores”. 2018. Disponível em: 
(http://inescbrasil.org.br/projetos/redes-eletricas-inteligentes-com-integracao-de-geracao-
distribuida/) acessado em: 10/04/2018 
 
ABRAMAN “ Componentes de proteção em média tensão”.2018. Disponível em 
(http://www.abraman.org.br/Arquivos/32/32.pdf ) acessado em: 11/04/2018 
 
CONPROVE “Componentes de medição e proteção”. 2018. Disponível em: 
(http://www.conprove.com.br/forum/viewtopic.php?f=5&t=22) acessado em: 11/04/2018