CYMI - Treinamento Proteção

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Elaborado por: Renato Taira
Conjuntos de relés e 
dispositivos de proteção, 
outros dispositivos afins, 
equipamentos de 
Teleproteção, circuitos de 
corrente alternada e 
corrente contínua, 
circuitos de comando e 
sinalização, disjuntores, 
etc. que associados, têm 
por finalidade proteger 
componentes ou partes 
do sistema elétrico de 
potência quando de 
condições anormais, 
indesejáveis ou 
intoleráveis.
Definição
Estas anomalias se dividem em:
• Curtos‐circuitos entre fases que podem 
ser curtos bifásicos ou trifásicos. 
• Curtos‐circuitos para terra podendo ser 
fase‐terra, bifásico‐terra ou trifásico‐
terra.
• Além do Curtos‐circuitos em 
Transformadores, Reatores e Motores, 
que podem ser provenientes de 
sobrecarga no equipamento levando ao 
aumento excessivo de sua temperatura 
e consequentemente a perda das 
características de isolamento de seus 
enrolamentos ocasionando curtos‐
circuitos. 
Tipos de anormalidades
Dispositivos de Proteção
Os chamados Relés ou Dispositivos de Proteção, são os principais equipamentos de 
qualquer Sistema de Proteção, pois são instrumentos especialmente projetados e 
aplicados para detectar condições anormais, indesejáveis e intoleráveis no sistema 
elétrico e prover, simultânea ou parcialmente, os seguintes eventos:
• Pronta remoção de serviço dos componentes sob falta, ou dos componentes sujeitos a 
danos, ou ainda dos componentes que de alguma forma possam interferir na efetiva 
operação do restante do sistema. (Desligamento)
• Adequadas sinalizações, alarmes e registros para orientação dos procedimentos 
humanos posteriores, para correção do defeito, por exemplo. (Advertência e análise)
• Acionamentos e comandos complementares para se garantir confiabilidade, rapidez e 
seletividade na sua função de proteção. (Bloqueio BF)
Dispositivos de Proteção
Existem alguns requisitos básicos que definem um Sistema de Proteção, sendo estes:
• Seletividade ‐ É a capacidade de prover a máxima continuidade de serviço do Sistema
Protegido com um mínimo de desconexões para isolar uma falta no sistema.
• Confiabilidade ‐ É a habilidade de atuar corretamente quando necessário, evitando 
assim operação desnecessária.
• Velocidade ‐ Característica que garante o mínimo tempo de falha, para um mínimo de 
danos ou instabilidade no componente ou sistema protegido.
• Economia ‐ No sentido de se ter máxima proteção ao menor custo, considerando 
sempre o aspecto custo x benefício.
• Simplicidade ‐ Característica que considera a utilização mínima de equipamentos e 
circuitos na execução da Proteção.
• Mantenabilidade ‐ É a capacidade da proteção permitir manutenção rápida e precisa, 
reduzindo‐se ao mínimo o tempo fora de serviço e os custos de manutenção.
Obs; Um relé ou dispositivo de proteção pode ter uma ou mais funções de proteção 
incorporadas como por exemplo o relé 64 – Direcional de Sobrecorrente.
Zonas de Proteção
A filosofia geral de proteção de um sistema elétrico é dividi‐lo em “zonas de proteção” de
modo que, quando da ocorrência de uma anormalidade, haja o mínimo de desligamentos
possível, preservando o máximo de continuidade dos serviços. São divididos para:
• Geradores
• Transformadores
• Barras
• Linhas de Transmissão e 
Subtransmissão
• Dispositivos e Sistemas de 
Compensação Reativa
• Circuitos de Distribuição
• Transformadores de Distribuição
• Motores
• Outras cargas
Função de Proteção
Proteção de Linhas de Transmissão
Funções de Proteção
Linhas de Transmissão
Função de Sobrecorrente – 50/51.
Compara a amplitude da corrente de falta (If), com a corrente previamente  definida 
para o relé (Ip).
Atuação:
1. Instantâneo.
2. Temporizado.
• Tempo definido;
• Tempo inverso.
3. Temporizado com elemento instantâneo.
O relé de sobrecorrente instantânea ou de “corrente definida” 
opera instantaneamente quando atinge um valor pré‐
determinado. E possui baixa seletividade em altos valores de 
curto circuito. Sobrecorrente 
Instantâneo
50
Função de Sobrecorrente – 50.
Funções de Proteção
Com os relés de tempo definido, os disjuntores mais próximos 
à falta são acionados no tempo mais curto e os outros 
sucessivamente.
Sobrecorrente 
Temporizado
51
Tempo Definido.
Função de Sobrecorrente – 51.
Funções de Proteção
Os relés de sobrecorrente de tempo inverso operam em 
tempo inversamente proporcional à corrente de falta. 
Sobrecorrente 
Temporizado
51
Tempo Inverso.
Função de Sobrecorrente – 51.
Funções de Proteção
É um relé de tempo inverso que incorpora uma unidade 
instantânea. O ajuste da unidade instantânea é feita para um 
valor maior que a mínima temporização, ou seja, para um 
valor de corrente mais alto do que a curva de temporização 
permite. 
Sobrecorrente 
Temporizado 
com elemento 
instantâneo
Função de Sobrecorrente Temporizado com elemento 
instantâneo.
Funções de Proteção
Funções de Proteção
Função Direcional de Sobrecorrente – 67.
Diferente da função de Sobrecorrente, a função Direcional de Sobrecorrente tem uma 
característica extra associada à direção da corrente medida, e não apenas ao módulo da 
corrente medida. Para que isto seja possível, deverá haver, para cada relé, uma 
referência de Tensão. Isto é, os mesmos devem ser Polarizados.
Há duas funções direcionais de terra: aquela para corrente de fase e aquela para
corrente de terra.
Atuação:
1. Direcional (para frente).
2. Instantâneo.
3. Direcional de Terra – 67N.
Funções de Proteção
Função Direcional de Sobrecorrente – 67.
Esta deve atuar apenas se duas condições forem atendidas:
• Intensidade de corrente acima do limite mínimo de ajuste.
• Corrente em um determinado sentido.
Sobrecorrente Elemento
Direcional
Direcional de 
Sobrecorrente
Obs; Em caso de curto na direção 
reversa, a proteção não atua.
Funções de Proteção
Função Sobretensão – 59.
Existem dois tipos de detecção da condição de tensão superior a um valor aceitável, a 
Função de Sobretensão Instantânea e Função de Sobretensão Temporizada.
• A função instantânea não possui temporização intencional, isto é, seu tempo de 
atuação depende apenas de suas características construtivas e inerentes ou do seu 
algoritmo especificado no projeto. (140% do valor da tensão nominal)
• Por outro lado, a função temporizada é construída para introduzir uma temporização 
intencional e ajustável. Os relés de Sobretensão temporizados são, geralmente, de 
característica definida de tempo. (120% do valor da tensão nominal)
Funções de Proteção
Função Sobretensão – 59.
• Sobretensão Instantânea
Funções de Proteção
Função Sobretensão – 59.
• Sobretensão Temporizada
Funções de Proteção
Função Sobretensão – 59.
• Dependendo do nível de Sobretensão esperado, utiliza‐se função instantânea ou 
temporizada. 
• É utilizada na proteção de Transformadores, Reatores, na proteção de equipamentos 
que podem ter sua isolação deteriorada no caso de exposição a condições de 
Sobretensão. E em LT’s para que tenha uma função sistêmica, para desligar trechos 
do sistema afetados por Sobretensão (excesso de reativos na região).
Relação “pick‐up / drop‐out” = 
(tensão de atuação / tensão de 
desatuação) * 100 %.
Funções de Proteção
Função Distância – 21.
A função Distância mede, através da leitura das correntes e tensões do circuito 
protegido, a impedância entre o ponto de aplicação da proteção e o ponto onde ocorreu 
o curto‐circuito.
A dimensão da grandeza calculada é Ohms: Impedância = Tensão / Corrente
Como a impedância da linha de transmissão protegida é proporcional ao seu 
comprimento, (ohms / km), pode‐se associar a impedância medida com a distância até o 
ponto de curto‐circuito. 
Funções de Proteção
Função Distância – 21.• Como a impedância da linha protegida é conhecida, pode‐se ajustar a proteção de 
modo que para cada ponto de curto‐circuito esperado se tenha um critério 
previamente inserido na proteção, como parâmetro de desempenho esperado.
• Quando ocorre um curto‐circuito na linha, a queda de tensão provocada pela 
corrente de através da mesma é limitada por essa impedância. As tensões e correntes 
no ponto de aplicação da proteção dependem, portanto, do “loop” de impedâncias 
formado através do curto‐circuito, podendo incluir o retorno por terra quanto de 
faltas à terra.
• Quando de curtos‐circuitos na linha, as correntes são sempre atrasadas com relação à 
tensão.
• Quanto maior o nível de tensão maior o ângulo.
Funções de Proteção
Função Distância – 21.
• A representação das linhas de transmissão pode‐se ser associada a uma gráfico de 
impedâncias dado por uma função R por Jx que são a parte real e a parte imaginária 
das impedâncias Z = R + Jx em Ohms.
Funções de Proteção
Função Distância – 21.
• Zonas de alcance.
Funções de Proteção
Função Distância – 21.
• Zona 1 ‐ Unidade ajustada em 80% da linha de transmissão (extensão da LT SPU‐
ICA=256,60Km), protegendo 205Km da LT. Unidade direcional no sentido da linha, 
vendo para frente (dentro da linha de transmissão). T1 = 0 seg
• Zona 2 ‐ Unidade ajustada para 120% da linha de transmissão. Unidade direcional 
vendo para frente. T2 = 350 ms
• Zona 3 ‐ Unidade ajustada em 40% da linha de transmissão. Unidade direcional vendo 
para trás. T3 = 1 s
• Zona 4 ‐ Unidade ajustada para 150% da linha de transmissão. Unidade direcional 
vendo para frente. T4 = 1,5 s
Funções de Proteção
Função Distância – 21.
Funções de Proteção
Função Distância – 21.
• Unifilar de distâncias.
Funções de Proteção
Função Oscilação de Potência – 78.
• Esta proteção tem a função de detectar as oscilações no sistema. 
• A unidade de OSCILAÇAÕ possui limites externos e internos, estabelecido o ajuste 
interno, o externo fica automaticamente estabelecido.
• Em condições de fortes oscilações há o risco da perda de sincronismo entre os 
sistemas ou geradores aumentando a instabilidade, nestas condições, torna‐se 
impossível à transmissão de potência. 
Funções de Proteção
Função Oscilação de Potência – 78.
• Determina que existe oscilação, é a passagem vagarosa do vetor impedância de carga 
pela característica externa do Relé .
• Em uma falta o vetor de impedância de carga passa por estas características (externa 
e interna) atingindo a característica (3) para defeitos na linha de transmissão. O 
tempo entre a entrada do vetor na característica externa e a sua saída desta 
característica e comparado com um tempo pré ajustado no módulo de lógica, é 
usado para executar as funções de bloqueio ou trip.
• O Trip será dado, quando o vetor impedância de carga permanecer por um tempo 
maior do que aquele estabelecido
• Possui função Sistêmica.
Funções de Proteção
Função SOTF – 50/27.
• A função de “SOTF” (Switch on the fault) fechamento sobre falta proporciona uma 
atuação instantânea da proteção durante um intervalo de tempo ajustável após um 
fechamento manual do respectivo disjuntor. Não deve haver tensão na LT, antes do 
fechamento manual.
• Identifica uma falha à terra, por exemplo no caso de incidência de um aterramento 
temporário ter sido esquecido na LT, a mesma atua, evitando o curto à terra.
• Então funciona como Relé de sobrecorrente na ausência de potencial, podendo por 
isso, atuar quando da energização de linha sobre defeito. O desligamento é permitido 
durante 10 ciclos (166ms) a partir do momento em que é dado o comando para 
fechamento do disjuntor.
Funções de Proteção
Função SOTF – 50/27.
Funções de Proteção
Função STUB.
• Esta proteção será ativada quando a chave seccionadora da linha de transmissão 
estiver aberta com o bay correspondente complementado. O Relé de distância 
passará a funcionar como relé de Sobrecorrente protegendo o trecho.
Funções de Proteção
Função Religamento – 79.
• Analise dos defeitos em linhas aéreas operadas em extra alta tensão tem mostrado 
que 80‐90% são de natureza transitória, sendo os demais defeitos de natureza 
semipermanente ou permanentes.
• Os defeitos transitórios são eliminados pela abertura imediata de um ou mais 
disjuntores de modo a isolar o defeito, os quais normalmente não persistem após o 
circuito ser reenergizado.
Funções de Proteção
Função Religamento – 79.
• O tempo para restabelecimento das condições de reset, após a ocorrência de um 
bloqueio na lógica do religamento está ajustado em 2,5 minutos.
• Ó intervalo de tempo para o religamento monopolar é de 1s.
• O intervalo de tempo para o religamento tripolar é de 500ms.
Funções de Proteção
Função Religamento – 79.
• Tempo morto:
Tempo que a linha fica sem transportar energia.
• Tempo de extinção de arco:
Tempo que a linha fica Desenergizada.
• Tempo de religamento automático:
Tempo desde a atuação da proteção até o instante de fechamento do disjuntor.
• Tempo de Guarda:
Tempo ajustado no religamento caso haja nova falha na linha o religamento será 
bloqueado.
• Tripolar Rápido / Tripolar Temporizado / Monopolar.
Funções de Proteção
Função Diferencial – 87.
• A proteção diferencial é  uma das funções mais utilizadas na proteção de 
equipamentos (diferencial de Trafo 87T e de reator 87R), máquinas (diferencial de 
gerador 87G), barras (diferencial de barra 87B) e  proteção de linha (diferencial de 
linha 87L).
• Em geral a corrente de restrição é a soma dos módulos das correntes local e remota, 
e a corrente de operação é o módulo da soma vetorial das duas correntes.
• Detecta curtos‐circuitos internos à área protegida, apresentando, ao mesmo tempo, 
uma boa estabilidade para curtos‐circuitos externos.
Funções de Proteção
Função Diferencial – 87.
Funções de Proteção
Função Diferencial – 87.
Funções de Proteção
Função Falha de Disjuntor – 50BF.
• Trata‐se de uma função que tem a finalidade de detectar falha de abertura de 
disjuntor quando houver um comando automático de abertura. O disjuntor é parte 
integrante do sistema de proteção, sendo que sua função é, através do seu 
desligamento, isolar o componente ou trecho sob falha ou sob anormalidade.
62BF
• Após a atuação da proteção, desde que o sensor de corrente 50BF ainda detecte a 
existência de corrente, significando que o disjuntor não abriu, conta‐se um tempo 
através do temporizador 62BF, geralmente 0,3 seg, e se aciona o esquema de 
desligamento na subestação e a transferência direta de sinal para o disjuntor da outra 
extremidade se for o caso.
Funções de Proteção
Função Teleproteção.
• Pode‐se dizer que a TELEPROTEÇÃO é um método de proteção de linha, através de 
relés de proteção e meios de comunicação, no qual um defeito interno é detectado e 
determinado comparando‐se as condições do sistema nos terminais do circuito 
protegido, utilizando‐se canal ou canais de comunicação.
• Utiliza por exemplo meios como;
OPGW.
Carrier.
Função de Proteção
Proteção de Transformadores, Reatores e 
Motores
Funções de Proteção
Função Relé Bucholz – 63.
• O Relé de Buchholz é um equipamento de proteção de transformadores que 
monitora a sua pressão interna e acúmulo de gases. 
• O relé de pressão indica abruptos aumentos na pressão interna do transformador e 
reatores. Esse aumento se deve à vaporização do líquido isolante por uma falta 
interna. 
• Protege equipamentos imersos em líquidos.
• Detecta Vazamentos e/ou Curtos‐circuitos internos no equipamento que ocasione 
grande deslocamento do líquido ou formação de gases.
Funções de Proteção
Geradores e Motores
Função de Sequencia Negativa (Desbalanço de corrente) – 46.Qualquer desbalanço num sistema trifásico, com ou sem terra, faz com que apareça
componentes simétricas de sequência negativa. Em condições normais de operação,
com o sistema trifásico equilibrado, essa corrente é Zero.
É um fator grave para máquinas rotativas, uma vez que induz correntes de frequência 
dupla no rotor (ferro), causando aquecimento, portanto é utilizada principalmente para 
proteção de geradores e motores. Pode ser causada por:
• Uma fase aberta
• Duas fases abertas
• Carga desequilibrada (comum para circuitos primários de Distribuição)
• Curto‐circuito fase‐terra.
• Curto‐circuito bifásico.
• Curto‐circuito bifásico‐terra.
Funções de Proteção
Linhas de Transmissão
Função de Sequencia Negativa – 46.
Já para LT’s, é utilizada em casos especiais onde há dificuldades de detecção de curtos‐
circuitos, como por exemplo uma linha longa, onde as faltas se confundem com as 
cargas e as funções de Sobrecorrente e de distância têm dificuldades para detecção da 
falha.
Para detectar fase aberta normalmente é ajustada entre 10 e 40% da corrente nominal 
prevista na LT. E em caso de existência de religamento monopolar habilitado, esta função 
deverá ajustada de forma à ser superior ao tempo de religamento.
Funções de Proteção
Função Subtensão – 27.
• A função atua quando a tensão cair abaixo de um valor ajustado. Esta função pode 
ser utilizada como proteção para equipamentos que não podem operar com tensão 
abaixo de um certo limite, ou pode ser utilizada apenas como relé de Subtensão para 
desligamento automático de circuito quando de falta de tensão. 
• Para utilização da função 27 para desligamento por falta de tensão, a relação “drop‐
out / “pick‐up”) não é muito significativa pois há uma grande diferença entre “existir 
tensão” e “não existir”.
Dúvidas
Funções de Proteção
Obrigado pela atenção!