apostila-de-subestacoes

de transformadores. 
 
Onde os números identificados no diagrama unifilar 7, correspondem: 
 
(1) Imagem térmica 
(2) Sobrecorrente com dois ajustes 
(3) Sobrecorrente homopolar 
(4) Buchholz ou DGPT 
(5) Proteção de sobrecorrente para faltas `a carcaça 
(6) Proteção de terra restrita 
(7) Proteção diferencial para transformador 
 
 
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CAPÍTULO 10 – PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES 
 
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3.5 – RECOMENDAÇÕES SOBRE OS AJUSTES DAS PROTEÇÕES 
 
A tabela 1 ilustra um resumo sobre os ajustes dos dispositivos de proteção em 
função do tipo de falta. 
Tipos de falta Ajustes 
Sobrecarga • Disjuntor BT: In • Imagem térmica: In (corrente nominal) 
Curto-circuito 
• Fusível: I > 1,3In 
• Sobrecorrente com tempo independente ajuste inferior < 6In com 
temporização de 0,3 s (seletivo com a jusante), 
 ajuste superior > Icc a jusante, instantâneo. 
• Sobrecorrente com tempo dependente 
Ajuste inferior de tempo inverso (seletivo com a jusante), ajuste superior > 
Icc a jusante, instantâneo. 
• Diferencial para transformador, 25% a 50% de In. 
 
Falta à terra 
™ Carcaça à terra: 
Ajuste da proteção > 20A com temporização de 100ms. 
 
 
™ Sobrecorrente homopolar: 
• Ajuste de 20% da sobrecorrente de falta à terra e 6% da relação nominal dos 
TC's ,se alimentado por 3 TC's independentes. A temporização é de 0,1s se o 
aterramento for feito no sistema. Por outro lado, se o aterramento for 
localizado no transformador, a temporização será de acordo com seletividade. 
 
™ Proteção de falta à terra restrita: 
• Ajuste da ordem de 20% da sobrecorrente de falta `a terra, se utilizado um 
único TC toroidal englobando as 3 fases. 
• Ajuste da ordem de 10% de In, se empregado o sistema somador com 3 TC's 
indepedentes. 
 
 
 
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CAPÍTULO 11 
 
 
 
 
PROTEÇÃO DE GERADORES 
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CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
2
 
PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
1 - INTRODUÇÃO 
 
Este capítulo abordará os esquemas de proteção associados aos geradores. O 
alternador, de uma maneira geral, deve ser protegido contra as faltas internas e 
externas. Na ocorrência de uma falta interna, como por exemplo um curto-
circuito entre espiras no enrolamento do estator, o sistema de proteção deverá 
efetuar, o mais rápido possível, o desligamento da máquina. Desta forma, os 
distúrbios provocados no sistema elétrico e os danos causados ao gerador são 
minimizados. 
 
 
2 – TIPOS DE FALTAS 
 
Os geradores, assim como os motores, têm o seu comportamento elétrico e 
térmico afetados pela operação em condições anormais. Esta anormalidade 
pode estar vinculada a vários fatores, dentre os quais pode-se citar: 
sobrecargas, desequilíbrio e faltas internas entre fases. Todavia, alguns desses 
assuntos já foram abordados no capítulo anterior, e portanto, não serão 
descritos novamente. Complementando estes estudos, passa-se a analisar 
outros distúrbios que não foram contemplados quando da realização da análise 
da proteção em transformadores. 
 
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CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
3
 
Curto-circuito externo entre fases – Quando numa rede, o curto-circuito 
acontecer nas proximidades de um gerador, a corrente de falta tem o 
comportamento mostrado na figura 1. 
 
 
Figura 1 - Comportamento da corrente na armadura do gerador 
sob condições de curto-circuito. 
 
Observa-se na figura 1, que a corrente decresce ao longo do tempo. Define-se 
três períodos característico que definem com maior precisão os valores das 
correntes nas faltas externas. No período subtransitório a corrente de curto é 
calculado tomando-se como base a reatância subtransitória X”d. No período 
transitório a corrente deve ser calculado através da impedância transitória, X’d. 
Para a corrente de curto-circuito em regime permanente, a impedância a ser 
considerada deverá ser a síncrona Xd. 
 
Falta interna de fase para carcaça – Este tipo de falta é semelhante ao já 
visto em transformadores e seus efeitos dependem do sistema de aterramento 
adotado para o neutro. O regime de aterramento do neutro pode ser diferente, 
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CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
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dependendo se o gerador estiver conectado ou não na rede. Assim sendo, os 
dispositivos de proteção devem ser adaptados a ambos os casos. 
 
Perda de excitação – Quando um gerador perde a sua excitação, a sua 
operação passa a ser dessincronizada com a rede. Portanto, a máquina operar 
no modo assíncrono, com ligeira sobrevelocidade, e absorve potência reativa. 
Como conseqüência, ocorre um sobreaquecimento no estator, pois a corrente 
reativa pode ser elevada. As correntes induzidas provocam um elevação de 
temperatura no rotor, uma vez que o mesmo não foi dimensionado para tais 
correntes. 
 
Operação como motor – Quando um gerador estiver sendo alimentado como 
um motor pela rede elétrica, ele fornece um energia mecânica no eixo, isto 
pode causar desgastes e danos à máquina primária (motriz). 
 
Variação de tensão e freqüência – Variações de tensão e freqüência durante o 
regime permanente são atribuídos ao mau funcionamento dos reguladores de 
velocidade e de tensão. Essas variações acarretam uma série de problemas, 
dentre os quais pode-se citar: 
• Freqüências acima de seu valor nominal causam um aquecimento 
anormal nos motores; 
• Freqüências abaixo de seu valor nominal provocam redução de potência 
nos motores; 
• Variações de freqüência acarretam variações de velocidade nos 
motores, que podem causar danos mecânicos; 
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CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
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• Sobretensões exigem uma maior solicitação nos isolamentos em todos 
os componentes da rede, quando comparados com a tensão nominal; 
• Subtensões provocam redução no torque, consequentemente há aumento 
da corrente e aquecimento adicional nos motores. 
 
 
3 – DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO 
 
Sobrecarga – Os dispositivos de proteção de sobrecarga para geradores são 
idênticos aos dos motores, ou seja, sobrecorrente com tempo dependente, 
imagem ou sonda térmica. 
 
Desequilíbrio – Neste caso, a proteção é semelhante aquela aplicada em 
motores. Os dispositivos de proteção detectam o desequilíbrio através da 
componente de seqüência negativa, com curvas de temporização do tipo 
dependente ou independente. 
 
Curto-circuito externo entre fases – Como o valor da corrente de curto-
circuito decresce em função do tempo, uma simples detecção desta corrente 
pode ser insuficiente. Portanto, para que este tipo de falta seja detectada de 
maneira eficiente, deve-se utilizar a proteção de sobrecorrente com retenção 
de tensão. O ajuste de corrente do referido dispositivo obedece a relação entre 
tensão e corrente ilustrada na figura 2. A atuação é temporizada. 
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CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
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Figura 2 - Comportamento da corrente de ajuste Ir em função da tensão. 
 
 
Curto-circuito interno entre fases – Para este tipo de falta, a proteção 
diferencial de alta impedância é uma solução rápida e sensível. Em certos 
casos, especialmente para um gerador de pequeno porte, a proteção contra um 
curto-circuito interno entre fases pode ser realizada da seguinte maneira: 
 
• Uma proteção de sobrecorrente instantânea (A), habilitada somente 
quando o disjuntor do gerador estiver aberto, com sensor de corrente 
localizado no lado do ponto neutro, com ajuste inferior a corrente 
nominal, 
• Uma proteção de sobrecorrente instantânea (B), com sensores de 
corrente localizados no lado do disjuntor, com um ajuste superior a 
corrente nominal do gerador. 
 
A figura 3 ilustra