apostila-de-subestacoes

É 
portanto seletivo por natureza. 
 
Esta proteção é usada para detectar correntes de falta com valores inferiores à 
corrente nominal e para desarmar instantaneamente, já que a seletividade está 
baseada sobre a detecção e não na temporização. 
 
O equipamento protegido pode ser: um motor, um gerador, um transformador, 
ou uma conexão (cabo ou linha). A figura 10 ilustra a aplicação da proteção 
diferencial. 
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CAPÍTULO 9 – SELETIVIDADE 14
 
 
Figura 10 - Aplicação da seletividade diferencial; 
 
 
 
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CAPÍTULO 10 
 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES 
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CAPÍTULO 10 – PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES 
 
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PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES 
 
 
1 - INTRODUÇÃO 
 
O transformador, por se tratar de um importante componente, necessita de um 
eficiente sistema de proteção contra todas as faltas susceptíveis de danificá-lo. 
O grau de complexidade do sistema de proteção depende da potência do 
transformador, e está vinculado com considerações técnicas e custos. 
 
 
2 – TIPOS DE FALTAS 
 
As principais faltas que podem afetar um transformador são: sobrecarga, 
curto-circuito e faltas à carcaça. 
 
A sobrecarga pode resultar de um aumento no número de cargas que são 
alimentadas simultaneamente ou de um aumento na potência absorvida por 
uma ou mais cargas. O resultado disso é uma sobrecorrente de longa duração 
que causa um aquecimento prejudicial ao isolamento e, portanto, pode afetar a 
vida útil do transformador. 
 
O curto-circuito pode ocorrer no interior ou fora do transformador. As faltas 
internas são aquelas que acontecem entre condutores de fases diferentes ou 
entre espiras de um mesmo enrolamento. O arco proveniente de uma falta 
danifica o enrolamento do transformador e pode provocar um incêndio. Em 
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transformadores a óleo, o arco causa a emissão de gases de decomposição. Se 
a falta for de pequena intensidade, há uma leve emissão de gases e mesmo 
nesta situação, o acúmulo pode ser perigoso. Por outro lado, um curto-circuito 
violento causa estragos que podem destruir não somente a parte ativa mas 
também o tanque, derramando óleo inflamado. 
 
As faltas externas são as que ocorrem nas conexões a jusante. A corrente de 
curto-circuito produz, no transformador, esforços eletrodinâmicos susceptíveis 
de afetar mecanicamente os enrolamentos e então evoluir na forma de uma 
falta interna. 
 
A falta à carcaça é uma falta interna. Ela pode acontecer entre o enrolamento 
e o tanque ou entre o enrolamento e o circuito magnético. Para um 
transformador a óleo, ela causa uma emissão de gás. Com o curto-circuito, 
pode ocorrer a destruição do transformador e um incêndio. 
 
A amplitude da corrente de falta depende do sistema de neutro das redes a 
montante e a jusante, e também na posição da falta dentro do enrolamento. Na 
ligação estrela, a corrente para a carcaça varia entre 0 à um valor máximo 
dependendo da localização da falta, do lado do neutro ou da fase da bobina, 
conforme ilustrado na figura 1. Na ligação delta, a corrente para a carcaça 
varia entre 50 e 100% do valor máximo, dependendo se a falta estiver no meio 
ou nas extremidades dos enrolamentos. 
 
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Figura 1 - Corrente de falta em função da posição da falta no enrolamento. 
 
 
3 – DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO 
 
3.1 – SOBRECARGAS 
 
A sobrecorrente de longa duração é geralmente detectada por uma proteção 
com tempo independente ou inverso, que é seletiva com as proteções 
secundárias. 
É usada uma proteção de imagem térmica para detectar a elevação de 
temperatura. Essa proteção tem por objetivo fazer com que as elevações de 
temperatura não ultrapassem os seus limites térmicos, ou seja, respeitando as 
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suas classes de isolamento. Com isto, espera-se que a vida útil do equipamento 
fique preservada. 
 
 
3.2 – CURTO-CIRCUITO 
 
Para os transformadores a óleo são utilizados: 
• O relê Buchholz ou detector de pressão e temperatura DGPT sensível à 
emissão de gases e ao movimento do óleo provocados por um curto-
circuito entre espiras de uma mesma fase ou entre fases distintas. 
• A proteção diferencial, mostrada na figura 2, assegura uma proteção 
rápida contra faltas fase-fase. Ela é sensível às correntes de falta da 
ordem de 0,5In e é usado para transformadores que alimentam cargas 
essenciais. 
• Uma proteção de sobrecorrente instantânea associada a um disjuntor 
localizado no primário do transformador, assegura uma proteção contra 
curto-circuitos violentos. O limiar da corrente primária está ajustado 
num valor mais alto que a corrente devido a um curto-circuito no 
secundário, assegurando assim a seletividade amperimétrica. 
• Um fusível AT pode ser usado para proteção de sobrecorrente de 
transformadores de baixa potência. 
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Figura 2 - Proteção diferencial. 
 
 
Figura 3 - Proteção de sobrecorrente associado ao disjuntor 
localizado no primário. 
 
 
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3.3 – FALTAS À CARCAÇA 
Carcaça do tanque – A proteção de sobrecorrente instantânea é instalada na 
conexão de aterramento do tanque do transformador (desde que seu ajuste 
esteja compatível com o sistema de neutro utilizado) constitui uma solução 
simples e eficiente para proteger contra faltas internas e à carcaça, isso obriga 
a isolar o tanque do transformador do solo, conforme detalha a figura 4. 
 
 (a) (b) 
Figura 4 - Proteção de sobrecorrente contra faltas à carcaça. 
 
 
Uma outra solução consiste em assegurar uma proteção contra as faltas à terra: 
• Através da proteção de terra, localizada na rede a montante, para faltas 
na carcaça que afetam o primário do transformador, conforme figura 
4(b). 
• Pela proteção homopolar instalada na entrada do painel alimentado, se o 
aterramento do neutro da rede a jusante estiver localizado no 
barramento. Estas proteções são seletivas, e só são sensíveis as faltas 
fase-terra localizadas no transformador ou nas conexões a montante e a 
jusante. 
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• Por uma proteção de terra restrita, se o aterramento do neutro da rede a 
jusante for instalado no transformador. Trata-se de uma proteção 
diferencial de alta impedância que detecta a diferença entre as correntes 
homopolares medidas no ponto de aterramento do neutro e a soma vetorial 
das correntes localizadas nas saídas trifásicas do transformador, conforme 
esquematizado na figura 5. 
 
 
 
Figura 5 - Proteção diferencial contra faltas à carcaça. 
 
 
3.4 – EXEMPLOS DE PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES 
 
A título de ilustração, mostra-se nas figuras 6 e 7, respectivamente, através de 
dois diagramas unifilares, um exemplo de vários equipamentos utilizados na 
proteção de transformadores MT/BT e MT/MT. Desta forma, oferecendo 
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CAPÍTULO 10 – PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES 
 
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resumidamente, uma visão global sobre os assuntos expostos nos itens 
anteriores. 
 
Figura 6 - Exemplos de proteção de transformadores. 
 
Onde os números identificados no diagrama unifilar 6, correspondem: 
 
(1) Fusível ou relê de sobrecorrente com dois ajustes 
(2) Sobrecorrente homopolar 
(3) Buchholz ou DGPT 
(4) Proteção de sobrecorrente para faltas `a carcaça 
(5) Disjuntor BT 
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Figura 7 - Exemplos de proteção