apostila-de-subestacoes

na forma de um diagrama unifilar o exposto acima. 
329
CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
7
 
 
Figura 3 - Proteção de gerador contra curto-circuito interno entre fases. 
 
 
Falta à carcaça do estator – Se o neutro da rede for aterrado no ponto neutro 
do gerador, a proteção de falta à terra restrita é usada. No entanto, se o neutro 
do gerador for aterrado em um ponto diferente do neutro da rede, as faltas à 
carcaça do estator são detectadas por: 
• Uma proteção de sobrecorrente homopolar no disjuntor do gerador, 
quando o mesmo estiver conectado a rede, 
• Um dispositivo de monitoração da isolação para sistemas de neutro 
isolado, quando o gerador estiver desligado da rede. 
 
Se o neutro for flutuante, a proteção contra faltas à estrutura é assegurada por 
um dispositivo que monitora a isolação. Este dispositivo opera detectando a 
tensão homopolar ou injetando uma corrente contínua entre o neutro e a terra. 
330
CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
8
 
 
Falta à carcaça do rotor – Quando o circuito de excitação for acessível, as 
faltas à massa são monitoradas por um medidor permanente de isolação. 
 
Perda de excitação – Este tipo de falta é detectada medindo a potência reativa 
absorvida ou monitorando o circuito de excitação (se acessível), ou então 
medindo a impedância nos terminais da máquina. 
 
Funcionamento como motor – É detectado por um relê sensível ao retorno 
de potência ativa absorvida pelo gerador. 
 
Variações de tensão e freqüência – São monitoradas, respectivamente, por 
uma proteção de sobretensão e subtensão e uma proteção de sobrefreqüência e 
subfrequências. Estes dispositivos de proteção são temporizados, pois estes 
fenômenos não necessitam de uma ação instantânea. Na maioria das vezes, os 
reguladores de tensão e velocidade, por si só reagem, e retornam o sistema na 
sua condição normal. 
 
 
4 – EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 
 
As figuras 4, 5 e 6 exemplificam as principais proteções utilizadas nos 
geradores de pequeno e médio porte. 
 
331
CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
9
 
 
Figura 4 - Proteções para geradores de pequeno porte. 
 
Figura 5 - Proteções para geradores de médio porte. 
332
CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
10
 
 
Figura 6 - Proteções para bloco gerador de médio porte. 
 
 
5 – RECOMENDAÇÕES PARA OS AJUSTES DAS PROTEÇÕES 
 
A tabela 1 fornece as recomendações necessárias para os ajustes das proteções 
dos geradores em função das anormalidades impostas ao mesmo. 
 
 
 
 
333
CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
11
 
 
Tabela 1 - Recomendações para os ajustes das proteções dos geradores 
Tipos de falta Ajustes 
Sobrecarga Imagem térmica – os parâmetros devem ser adaptados às características nominais do gerador. 
Desequilíbrio 
Máximo permissível para a corrente de seqüência negativa. Na 
falta de dados, o ajuste deverá ser de aproximadamente 15% de 
In, com tempo inverso. 
Curto-circuito 
externo 
Sobrecorrente com retenção de tensão, ajuste entre 1,2 a 2 In, 
temporização de acordo com a seletividade. 
Curto-circuito 
interno 
Proteção diferencial de alta impedância, ajuste em 
aproximadamente 10% de In. 
Fuga à carcaça 
Neutro do gerador e da rede aterrados em pontos distintos: 
sobrecorrente homopolar, ajuste entre 10 e 20% da máxima 
corrente de falta à terra, temporização de aproximadamente 0,1 
s ou instantânea. 
 
Neutro aterrado no ponto neutro do gerador: proteção de terra 
restrita, caso não haja proteção diferencial de alta impedância. 
Perda de excitação Retorno de potência reativa, ajuste em 40% de Qn, temporização de alguns segundos. 
Operação como 
motor 
Proteção direcional de potência ativa, ajuste entre 5 e 20% de 
Pn, temporização maior ou igual a 1 s. 
Variação de tensão Se a tensão não estiver compreendida entre 0,8Un < U < 1,1Un, a temporização deve ser ajustada em aproximadamente 1 s. 
Variação de 
velocidade 
Se a freqüência não estiver compreendida entre 0,95fn < f < 
1,05fn, a temporização deve ser ajustada em alguns segundos. 
 
 
A título de ilustração mostra-se na figura 7, um exemplo mais completo dos 
possíveis dispositivos de proteção normalmente utilizados para a proteção de 
geradores. 
334
CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
12
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
46 49 51 32P 32Q 51 V 
27 
59 
59N 
51 67 
67N 
∼ 49T 
Ponto estrela do gerador 
51G 
87G 
64F 
E 
81 
Proteções mecânicas do gerador 
49T - Temperatura do estator (para gerador 
acima de 2 MVA) 
49T - Temperatura dos rolamentos (para 
geradores acima de 8 MVA) 
64F - Proteção de terra do rotor 
Proteções conectadas aos TC’s de linha 
(para operação em paralelo) 
67 - Sobrecorrente direcional (não 
aplicável se a função 87G for usada) 
67N - Falta direcional a terra 
Resistor de aterramento 
Proteções conectadas aos TC’s do 
neutro do gerador 
32P - Potência ativa reversa 
32Q - Potência reativa reversa 
46 - Seqüência negativa 
49 - Imagem térmica 
51 - Sobrecorrente 
51G - Falta a terra 
51V - Sobrecorrente de tensão restrita 
87G - Proteção diferencial 
 
Proteções conectadas aos TP’s 
25 - Verificação de Sincronismo (para 
operação em paralelo) 
27 - Subtensão 
59 - Sobretensão 
59N - Sobretensão de neutro 
81 - Sobre e subfrequências 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Proteções recomendadas aos geradores. 
 
335
CAPÍTULO 11 – PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
13
 
A tabela 2 mostra os ajustes para cada função de proteção, e qual a ação a ser 
tomada. Estas informações devem ser verificadas com o fabricante do gerador 
para cada aplicação específica. 
 
Tabela 2 – Ajustes recomendados para reles e suas ações. 
Função Ajustes típicos Ação 
27 0,75 Un, T≈3s, T deve ser o maior valor entre 51, 51V e 67 Desligamento 
32P 1-5% para turbina, 5-20% para diesel , T = 2s Desligamento 
32Q 0,3 Sn, T=2s Desligamento 
46 0,15 In, curva de tempo inverso Desligamento 
49 
80% da capacidade térmica = alarme 
120% da capacidade térmica = desliga 
Tempo constante de operação de 20 minutos 
Tempo constante de parada de 40 minutos 
Alarme, sobrecarga pode ser temporária 
51 1,5 In, T=2s Desligamento 
51G 10 A, T=1s Desligamento 
51V 1,5 In, T=2,5s Desligamento 
59 1,1 Un, T=2s Desligamento 
81 Sobrefrequencia: 1,05 Fn, T=2s Subfrequências: 0,95 Fn, T=2s Desligamento 
87G 5% In Desligamento 
67 In, T=0,5s Desligamento 
67N Is0 ≈ 10% da corrente de falta a terra, T=0,5s Desligamento 
25 Freqüência < 1Hz, tensão <5%, ângulo de fase <10
o
(condições para realizar o paralelismo) 
Inibe o fechamento durante a 
sincronização. 
49T 120oC Alarme, sobrecarga pode ser temporária. 
64F 10 A, T=0,1s Desligamento 
Proteção mecânica Desligamento sem bloqueio 
 
336
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 12 
 
 
 
 
NOÇÕES SOBRE SISTEMAS AUXILIARES 
UTILIZADOS NAS SUBESTAÇÕES 
337
CAPÍTULO 12 – NOÇÕES SOBRE SISTEMAS AUXILIARES UTILIZADOS NAS 
SUBESTAÇÕES 
2
 
NOÇÕES SOBRE SISTEMAS AUXILIARES 
UTILIZADOS NAS SUBESTAÇÕES 
 
1 – INTRODUÇÃO 
 
Ao analisar as fontes de alimentação de serviços auxiliares em corrente 
alternada e corrente contínua para uma subestação, deve-se levar em 
consideração a complexidade do sistema de serviços auxiliares. Isto se 
justifica, pois os serviços auxiliares crescem em proporção com subestação de 
maior porte, ou então onde as cargas a serem alimentadas tenham que ter uma 
alimentação de alta confiabilidade, como são os casos de algumas indústrias