Apostila de Protecao.2016.rev.8

Prévia do material em texto

1 
 
 
 
 
 
APOSTILA DE 
SISTEMAS 
ELÉTRICOS DE 
POTÊNCIA 
 
DR. EDVAL DELBONE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
1- INTRODUÇÃO 
 
O sistema elétrico de proteção 
O que vem a ser o Sistema de Proteção? E qual é a sua função no Sistema Elétrico? 
Para responder estas perguntas, é preciso definir o que é um Sistema de Proteção. Como o seu próprio nome 
sugere, um sistema de proteção protege o sistema elétrico de falhas que podem ocorrer internamente ou 
externamente a este. 
Tecnicamente, o Sistema de Proteção é composto por um conjunto de relés de diferentes tipos, ou dependendo 
do caso, do mesmo tipo. Porém, para efeito de estudo, entende-se como Sistema de Proteção o conjunto 
formado por disjuntores, transdutores e relés. 
 
 
O relé é a parte lógica do sistema de proteção. É um dispositivo, analógico ou digital que, conectado ao 
sistema elétrico, fica responsável pela detecção de condições intoleráveis ou indesejáveis ao sistema elétrico e 
por tomar a decisão de abertura ou não dos disjuntores adequados a ele associados, a fim de iniciar o processo 
de retirada de operação da parte faltosa da linha, mantendo com isso a continuidade do fornecimento de 
energia elétrica e limitando os danos aos equipamentos. 
Assim, o relé deve ser capaz de estabelecer uma lógica entre os parâmetros de entrada do sistema de potência, 
sinais de tensão e corrente provenientes dos transdutores, e tomar a decisão correta de abertura. Dentre estes 
aspectos, o sistema de proteção envia um sinal de trip para os disjuntores, os quais isolarão a menor porção 
possível do sistema sob falta. 
 3 
 
 
 
 
 Os defeitos nos dispositivos devido a surtos ou outras causas levam a falhas em Sistemas de Potência . 
Sabendo como calcular as correntes e tensões que existem durante um curto-circuito , estamos preparados 
para estudar a proteção de um sistema pela isolação da porção em falha . 
 
 Embora os curtos sejam eventos raros , é importante removê-los o mais rápido possível do sistema. Nos 
modernos sistemas a remoção é automática , isto é , sem a intervenção do homem . O equipamento que realiza 
esse trabalho é coletivamente chamado de Sistema de Proteção . 
 
 Efeitos indesejáveis da permanência da falha por um tempo excessivo num sistema : 
 a) redução da estabilidade do sistema ; 
 b) dano ao equipamento que está na vizinhança da falha , devido à elevadas correntes , às 
correntes desequilibradas e às baixas tensões produzidas pelo curto ; 
 c) explosões em equipamentos com óleo isolante ; 
 d) efeito cascata . 
 
 
 2- ATRIBUTOS DOS SISTEMAS DE PROTEÇÃO 
 
 A rápida eliminação da falha exige a operação correta de vários subsistemas do sistema de proteção. Os 
três subsistemas são : 
 - Disjuntores ( D ) 
 - Transdutores ( T ) 
 - Relés ( R ) 
 
 1 2 
 D12 D21 
 
 
 
 T T 
 
 R12 R21 
 
 
 Sistema de Proteção da linha 1-2 
 4 
 
 Os relés são os dispositivos que detectam a falha e energizam os circuitos de disparo dos disjuntores , 
permitindo que estes abram os seus contatos . 
 
 Os transdutores fornecem a entrada para os relés . 
 
 Usualmente adotamos uma notação de dupla numeração para a identificação de relés e disjuntores , 
porém para os sistemas simples , torna-se mais conveniente indicar os disjuntores por letras . 
 
 Os disjuntores podem ser operados separadamente em cada fase , ou os relés de fase podem controlar 
um disjuntor trifásico que abrirá as três fases pela operação de qualquer um dos relés . 
 
 As elevadas tensões e correntes de uma linha de transmissão são impróprias para o uso pelos sistemas 
de proteção , devem portanto ser convertidos a um nível mais baixo pelos transdutores ( TC’s e TP’s ) . 
 5 
 Os sinais produzidos pelos transdutores são reproduções razoavelmente fiéis das tensões e das 
correntes das linhas . 
 
 Os relés ( elementos lógicos do Sistema de Proteção ) processam estes sinais de entrada e decidem se 
uma falha realmente ocorreu . Esta decisão é tomada em um tempo muito curto após a ocorrência da falha ( 
tipicamente de 8 a 40 milissegundos ) . A decisão tomada pelos relés , de que ocorreu a falha , leva à abertura 
dos disjuntores associados a eles . 
 
 Quando o circuito de disparo de um disjuntor é energizado por seu relé , os contatos do disjuntor (que 
estão em série com a linha ) começam a se afastar rápidamente . Quando a corrente através do disjuntor ( a 
corrente de falha ) chega a zero , o espaço entre os contatos passa a ser um dielétrico , e é capaz de evitar o 
fluxo da corrente de falha através do disjuntor . 
 
 Todo o processo , desde o momento do início da falha até a sua eliminação final , dura de 30 a 100 
milissegundos , dependendo do tipo de sistema de proteção empregado . 
 
 Atributos que medem a qualidade do desempenho de um relé : 
 RAPIDEZ - velocidade de decisão e de operação 
 CONFIABILIDADE  SEGURANÇA : o relé deve operar consistentemente para todas as 
falhas para as quais foi projetado para operar e não operar para qualquer outra condição do sistema . 
  SELETIVIDADE : a menor porção possível de um sistema deverá 
ser isolada em seguida a uma falha . 
 
 Em geral , os requisitos de CONFIABILIDADE e RAPIDEZ entram em conflito , e deve ser feito 
um compromisso no projeto do sistema , de modo a obter uma utilização apropriada deles . 
 
 Exemplo : 
 
 1 2 3 
 D12 D21 D23 D32 
 
 P 
 
 Devido a falha em P , R23 também “vê” a falha , pois a tensão e corrente injetadas neste relé variam. 
 No entanto R23 deve ser seletivo , de modo a não operar para a falha em P , se P estiver fora da área de 
responsabilidade conhecida como ALCANCE desse relé . 
 
 
 A idéia de uma área de responsabilidade tem sido formalizada pela definição de zonas de proteção, 
que ajudam a definir os conceitos de confiabilidade . 
 
 zona 2 zona 4 zona 6 
 zona 3 zona 7 
zona 1 zona 5 
 
 
 
 
 
 6 
 As linhas tracejadas fechadas indicam as zonas de proteção nas quais este sistema de proteção é 
dividido . Cada zona contém um ou mais componentes do sistema de potência , além de dois ou mais 
disjuntores . Cada disjuntor está incluído em duas zonas de proteção vizinhas . 
 
 Para uma falha em qualquer local dentro da zona , o sistema de proteção responsável por aquela zona , 
atua de modo a isolar tudo o que está dentro daquela zona , do restante do sistema . ( TRIP ) 
 
 Como a isolação ( ou desenergização ) em condições de falha é feita por disjuntores , eles ajudam a 
definir os contornos da zona de proteção . 
 
 As zonas de proteção vizinhas sempre se sobrepõem , pois sem ela , uma pequena parte do sistema 
entre as zonas vizinhas , por menor que fosse , ficaria sem proteção . Pela superposição de zonas vizinhas, 
nenhuma parte do sistema fica sem proteção . 
 
 Embora , se ocorrer uma falha dentro da zona de superposição , uma porção muito maior do sistema ( 
correspondente a ambas as zonas ) seria isolada e colocada fora de serviço . Para minimizar essa possibilidade 
, a região de superposição é feita a menor possível . 
 
 
 
 Exercício 1 : 
 
 a) indique quais as zonas de proteção ; 
 b) quais disjuntores operariam para falhas em P1 e em P2 ? 
 
 
 G 
 A 
 
 C D E F H 
 B 
 P1 P2 
 
 J I 
 
 
 
 K 
 
 
 
 
 
 em P1 : operam 
 em P2 : operam 
 
 
 
 
 
 
 7 
 
 8 
 Exercício 2 : 
 
 a) indique quais as zonas de proteção ; 
 b) quais disjuntores operariam para falhas em P1 e em P2 ? 
 
 
 GA 
 
 C D E L M F H 
 B 
 P1 P2 
 N 
 J I 
 
 
 
 K 
 
 
 
 
 em P1 : operam 
 em P2 : operam 
 
 No exercício 2 é desenergizada uma porção muito menor após as duas falhas . Esta melhora de 
desempenho é obtida a expensas de três disjuntores a mais , além do equipamento de proteção associado . 
 
 
 3- PROTEÇÃO PRIMÁRIA E DE RETAGUARDA 
 
 Os sistemas de proteção até agora considerados são primariamente responsáveis pela remoção da falha 
com o máximo possível de rapidez , desenergizando , porém , a menor parcela possível do sistema . Estes são 
conhecidos como Sistemas de Proteção Primária . 
 
 Entretanto é concebível que alguns componentes ou subsistemas de uma proteção primária possam 
deixar de operar de maneira correta . É pratica usual prever uma proteção de retaguarda que se encarregará 
da proteção , no caso de a proteção primária designada falhar na eliminação da falha . 
 
 Exemplo : 
 2 1 5 
 
 A B F P G 
 
 
 T R15 4 
 E H 
 3 
 D C 
 
 
 9 
 Para a falha em P , a proteção primária deve abrir os disjuntores F e G . 
 10 
 Um método de obtenção de uma proteção de retaguarda para esse sistema de proteção primária consiste 
em duplicá-la completamente ( ou tudo o que for economicamente viável ) , de modo que a falha de um 
sistema de proteção primária não evite a remoção da falha . Esse sistema é chamado de primária duplicada . 
Óbviamente é utilizado em circuitos importantes , onde se pode justificar o custo adicional . 
 
 No entanto , existem certos componentes que são inevitavelmente comuns ao circuito primário 
principal e ao duplicado . Como exemplos temos os disjuntores , as baterias que operam as bobinas de disparo 
dos disjuntores , TC’s e TP’s . 
 
 É portanto possível que ambas as proteções primárias sejam afetadas pela falha de um desses 
componentes comuns . Logo , deve ser prevista uma proteção de retaguarda , em uma localização remota , 
onde seja diminuída a possibilidade de um modo comum de falha com o sistema de proteção primária . 
 
 No exemplo anterior , para a falha em P , se o sistema de proteção primária da barra 1 falhar , mas o da 
barra 5 não , transfere-se a proteção para a responsabilidade das proteções primárias das barras 2 , 3 e 4 , que 
também são proteções primárias para as linhas 2-1 , 3-1 e 4-1 . 
 
 A operação de um sistema remoto de proteção de retaguarda elimina de operação uma porção maior 
do sistema , do que o faria a operação do sistema de proteção primária . 
 
 No exemplo anterior , as linhas 2-1 , 3-1 e 4-1 são removidas juntamente com a linha originalmente em 
falha 5-1 , quando a falha é removida pelo sistema de proteção de retaguarda remota . 
 
 Outra condição : o sistema de retaguarda deve dar ao sistema primário um tempo suficiente 
para atuar normalmente . 
 
 Faz-se então um sistema de retaguarda mais lento , introduzindo um retardo entre o tempo máximo 
para eliminação da falha pelo sistema primário e a resposta mais rápida possível do sistema de retaguarda . 
Este retardo é conhecido por retardo de Tempo de Coordenação . 
 
 Pode também ser previsto um sistema de retaguarda , equivalente ao já descrito acima , mas para abrir 
os disjuntores B , C e E localizados na barra 1 . Este sistema é conhecido como sistema local de retaguarda 
, e é previsto para atuar no caso de falha do disjuntor responsável pela eliminação da falha . Este sistema é 
também conhecido como sistema de proteção de falha de disjuntor , e assim como o sistema de proteção 
primária , também pode utilizar em comum certos subsistemas como as baterias . 
 
 Logo , ainda deve ser considerada essencial alguma forma de proteção de retaguarda remota 
para um bem dimensionado sistema de proteção . 
 
 
 4- TRANSDUTORES 
 
 Níveis reduzidos de tensão e corrente são necessários para operação dos relés por duas razões : 
 a) baixo nível de excitação dos relés garante um menor custo e menores dimensões na 
construção dos relés ; 
 b) o pessoal que trabalha com estes relés estará trabalhando em um ambiente seguro . 
 
 Em princípio estes transdutores não são diferentes dos transformadores de potência , no entanto , a 
utilização destes transdutores é mais especializada . 
 11 
 Os TC’s e TP’s devem reproduzir em seus secundários tensões e correntes primárias com o 
máximo de fidelidade possível . A quantidade de potência liberada por estes TC’s e TP’s é bastante modesta 
, pois a carga que alimentam consiste apenas em relés e medidores , que podem estar em uso em um 
determinado instante . 
 
 4.1 - Transformadores de corrente ( TC ) 
 
O TC reduz valores de corrente a outros de menor intensidade. 
O seu circuito primário é ligado em série com a alimentação de uma instalação ou equipamento onde se deseja 
medições ou proteção. 
O secundário alimenta as bobinas de corrente dos aparelhos destinados para tal fim. 
 
O seu princípio de funcionamento é semelhante ao do transformador de potência monofásico. Entretanto. neste 
último, o valor de corrente primária é uma conseqüência direta da solicitação da carga acoplada ao seu 
secundário. 
No TC, pelo contrário, é a corrente primária que define a secundária, independentemente do instrumento 
elétrico que esteja alimentando. 
 
A impedância do primário deve ser pequena para não influenciar o circuito de alta corrente, desta forma, o seu 
número de espiras é reduzido, ao contrário do seu secundário. Por estas características, irão surgir tensões da 
ordem de vários kV’s nos terminais do secundário quando este for aberto em funcionamento. 
 
Os inconvenientes destes fatos são : a) riscos de vida para operadores; b) aquecimento excessivo causando a 
destruição do isolamento e podendo provocar contato entre circuito primário, secundário e a terra. Esse 
aquecimento é causado pela elevação das perdas no ferro, a qual ocorre devido ao aumento de fluxo 
magnético; c) se não houver a danificação, é possível que se alterem as características de funcionamento e 
precisão. 
 
Evidentemente, estes fatores fazem com que fusíveis nunca sejam usados nos secundários dos TC’s 
.Desta forma, se necessário realizar qualquer operação neste circuito, deve-se primeiro curto-circuitá-lo 
através de um condutor de baixa impedância. 
 
 Formas de Construção : em geral os TC’s são construídos para medição ou para proteção. 
 
Os TC’s para medição são mais precisos e construídos para saturarem em torno de 150% de Inom. 
Naturalmente, é indesejável que na ocorrência de uma falta no sistema as medições sejam feitas. 
Seus núcleos são feitos com material de elevada permeabilidade magnética ( pequena corrente de excitação, 
pequenas perdas e baixa relutância ) trabalhando sob condições de baixa indução magnética. 
TC com núcleo saturado : medição. 
 
Os TC’s para proteção são menos precisos e não devem saturar facilmente, cerca de 20 x Inom. 
É importante que eles informem as correntes de faltas para que os relés atuem a proteção. 
TC com núcleo não saturado : proteção. 
 
 Representação : 
 
 
 
 12 
 Tipos : - enrolado ( podendo ter vários enrolamentos primários ligados em série e/ou 
 em paralelo = RTC ); 
 - barra; 
 - janela; 
 - bucha ( tendo vários enrolamentos secundários em um mesmo núcleo, porém 
 usando um de cada vez ); 
 - núcleo dividido; 
 - vários enrolamentos secundários em núcleos distintos, um para proteção e 
 outro para medição. 
 
 Valores nominais : 
 1 - Corrente nominal e relação nominal ( RTC ) : 
Corrente Primária : deve ser especificada tendo-se em vista a corrente máxima do circuito em que o TC será 
inserido. 
 
Corrente primária nominal = 5, 10, 15, 20,25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 
800, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000, 6000 e 8000 A 
 
RTC = 1,2,3,4,5,6,8,10,12,15,20,25,30,40,50,60,80,100,120,160,200,250,300,400,500,600,800,1000,1200 e 
1600 : 1 
 
Corrente Secundária : no Brasil é padronizada em 5 A, mas em casos especiais de TC’s de proteção pode 
haver TC’s de 2,5 A e 1,0 A. 
 
 
 2 - Nível de isolamento : 
Definida em função da tensão suportável que sua isolação deve suportar ( por exemplo : 0,6 ; 1,2 ; 7,2 ; 12 ; 15 
; 25,8 ; 38 ; 48,3 ; 72,5 ; 92,4 ; 145 ; 169 ; 242 ; 362 ; 460 ; 550 e 765 kV ) 
 
 3 - Freqüência nominal : 60 Hz 
 
 
 4 - Carga nominal : 
De acordo com a NBR 6856, as cargas nominais são designadas por um símbolo, formado pela letra C seguida 
do número de VA em 60 Hz, com a corrente secundária nominal de 5 A e fator de potência normalizado. 
Quando a corrente secundária nominal for diferente de 5 A, os valores de R e L das cargas são obtidos 
multiplicando-se os valores especificados na tabela abaixo pelo quadrado da relação entre 5A e a corrente 
secundária nominal do TC. 
Designação S (VA) F.P. R efetiva () L (mH) Z () 
C 2,5 2,5 0,90 0,09 0,116 0,1 
C 5,0 5,0 0,90 0,18 0,232 0,2 
C 12,5 12,5 0,90 0,45 0,580 0,5 
C 25,0 25,0 0,50 0,50 2,3 1,0 
C 50,0 50,0 0,50 1,00 4,6 2,0 
C 100,0 100,0 0,50 2,00 9,2 4,0 
C 200,0 200,0 0,50 4,00 18,4 8,0 
 
 13 
 5 - Classe de exatidão : 
 TC’s de medição : ao se utilizar um TC surgem erros devidos à relação de transformação de 
corrente (RTC) e de fase (defasagem da corrente primária em relação à secundária); com o objetivo de 
qualificar os TC’s e o seu possível comportamento nas instalações, a ABNT estabeleceu certas condições nas 
quais os TC’s devem ser enquadrados em uma das seguintes classes de exatidão : 0,3 - 0,6 - 1,2 e 3,0. 
 
 TC’s de proteção : os TC’s de proteção não apresentam a precisão dos de medição, pois a 
calibração de relés é um tanto imprecisa, além do que as grandezas envolvidas possuem valores elevados. A 
ABNT padronizou a classe de precisão destes TC’s em 5% ou 10%, ou seja, o erro de relação porcentual não 
deve exceder 5 ou 10% para qualquer corrente secundária, desde 1 a 20 vezes a corrente nominal, para 
qualquer carga igual ou inferior a nominal. 
 
 erro de relação porcentual % = (I2 / Io) x 100 
 sendo Io a corrente de excitação em Ampères 
 
 
 6 - fator de sobrecorrente nominal ( somente em TC’s de proteção ); 
Fator que exprimi a relação entre a corrente máxima, com a qual o TC para proteção mantém a sua classe de 
exatidão nominal, e a corrente nominal. A NBR 6856 admite que a corrente máxima deverá ser 20 vezes a 
nominal, não citando mais o fator de sobrecorrente. 
 
 
 
 7 - fator térmico nominal; 
É definido como o fator que multiplicado pela corrente primária nominal, indica a corrente primária máxima 
que o TC suporta em regime permanente, operando com carga nominal, sem exceder os limites de elevação de 
temperatura correspondente a sua classe de isolamento. Os TC’s possuem fator térmico igual a : 1,0 - 1,2 - 1,3 
- 1,5 e 2,0. 
 
 
 
 8 - corrente térmica nominal ouu corrente de curta duração; 
É a maior corrente primária que um TC é capaz de suportar durante um segundo, com o enrolamento 
secundário curto-circuitado, sem exceder em qualquer enrolamento, os limites de elevação de temperatura 
correspondente a sua classe de isolamento. 
 
 
 
 9 - corrente dinâmica nominal. 
É o valor de crista da corrente primária que um TC é capaz de suportar, durante o primeiro meio ciclo, com o 
enrolamento secundário curto-circuitado, sem danos elétricos ou mecânicos resultantes das forças 
eletromagnéticas. A NBR 6856 cita que o valor de crista é normalmente 2,5 vezes o valor da corrente térmica, 
ou seja : 
 Idin. = 2,5 x Ith 
 
 
 
 
 
 14 
 Especificação de TC’s de medição : 
 
A ABNT utiliza a seguinte representação : XC-VA , onde X é a classe de precisão e VA a potência da carga 
acoplada no secundário. 
Por exemplo : 0,6C25 é um TC de medição de precisão 0,6% e uma carga de até 25 VA poderá ser 
acoplada ao seu secundário. 
 
A representação americana ANSI estabelece : XB-Z , onde X é a classe de precisão e Z a impedância da 
carga em . 
 
A conversão da ABNT para ANSI é feita da seguinte forma : 0,6C25 para 0,6B1,0 
 
Como I2nom = 5 A (pelas normas brasileiras), têm-se S = Z.I
2 ou seja : Z = 1,0  
 
 
 Especificação de TC’s de proteção : 
 
 A NBR 6856 modificou um pouco a especificação de TC’s de proteção pois estes somente devem entrar em 
saturação para uma corrente 20 vezes a nominal e devem ser de classe de exatidão 5 ou 10%. 
 
A primeira condição leva ao estabelecimento da chamada “tensão secundária nominal”, que é a tensão nos 
terminais da carga nominal acoplada ao secundário do TC de proteção, se a corrente que a percorre é igual a 20 
vezes o valor da corrente secundária nominal ( ou seja, quando a corrente secundária é 100 A ). 
 
Na especificação é necessário saber se ele deve ser classe A ou B ( alta ou baixa impedância secundária interna 
), como também a tensão secundária nominal que o usuário deseja para ele. Desta forma, se o TC for 5A200, 
tem-se : classe de exatidão 5%, alta impedância e 200 V de tensão secundária nominal. 
 
As normas ANSI, atualmente utilizam as letras T ( tested ) e C ( Calculated ) no lugar de H e L, ou seja, 
“T” geralmente equivalente a “H” e “C” geralmente equivalente a “L”. Por exemplo : T200  10H200 e 
C200  10L200. 
 
 
 Cargas típicas de instrumentos a serem alimentados por TC’s 
 Tipo Z () R () L (H) VA W VAR FP 
 
 AMPERÍMETROS 
CD-3, CD-4, CD-27 0,515 0,140 1,310 12,8 3,5 12,3 0,27 
AB-10, AB-12, AB13 0,116 0,055 270 2,9 1,4 2,5 0,98 
AB-11 0,090 0,085 92 2,3 2,1 0,9 0,92 
 
 WATTÍMETROS 
AB-10, AB-12, AB-13 0,102 0,023 260 2,5 0,6 2,5 0,22 
AB-15, AB-16, AB-18 0,063 0,019 160 1,6 0,5 1,5 0,30 
P-3 0,360 0,145 150 4,0 3,6 1,5 0,92 
 
 MEDIDORES DE WATT-HORA 
I-30 0,106 0,052 245 2,60 1,30 2,30 0,60 
V-65 0,007 0,005 13 0,17 0,12 0,12 0,69 
IB-10 0,042 0,030 80 1,10 0,80 0,80 0,70 
 
 15 
 FASÍMETROS 
AB-10, AB-12, AB-13 0,144 0,100 260 3,6 2,6 2,5 0,72 
P-3 0,100 0,080 110 2,5 2,2 1,0 0,80 
 
 
 16 
 Representação das correntes e relações de transformação nominais dos TC’s 
 
 
Conforme a ABNT, nos TC’s devem ser indicadas : 
 - as correntes primárias e secundárias nominais em ampères ou 
 - as correntes primárias nominais em ampères e as relações nominais. 
 
 
 
As correntes primárias nomiais e as relações nominais devem ser escritas em ordem crescente, do seguinte 
modo: 
 
 a) o hífen (-) deve ser usado para separar correntes nominais de enrolamentos diferentes. 
 Por exemplo : 100 - 5A 
 50 - 100 - 5A ( caso de um TC com vários enrolamentos primários 
empregados individualmente) 
 
 
 
 b) o sinal de dois pontos (:) deve ser usado para exprimir relações nominais. 
 Por exemplo : 120 : 1 
 
 
 
 c) o sinal (x) deve ser usado para separar correntes primárias ou relações obtidas de enrolamentos cujas 
bobinas devem ser ligadas em série ou em paralelo. 
 Por exemplo : 100 x 200 - 5A 
 20 x 40 : 1 
 
 
 
 d) a barra (/) deve ser usada para separar correntes primárias ou relações obtidas por meio de 
derivações, sejam estas no enrolamento primário ou no secundário. 
 Por exemplo : 150 / 200 - 5A 
 30 / 40 : 1 
 
 
 
 
 
 
 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 18 
 4.2 - Transformadores de potencial ( TP ) 
 
Os TP’s reduzem os níveis de tensõesdas instalações a valores mais baixos, compatíveis com a segurança de 
operadores e das bobinas de tensões dos circuitos de medição, controle ou proteção. 
 
Os TP’s possuem as seguintes características : 
 - são projetados e construídos para suportarem sobretensões a níveis determinados em regime 
permanente, sem que nenhum dano lhes seja causado. 
 - como são empregados para alimentar instrumentos de alta impedância ( voltímetros, relés de tensão, 
etc.), a corrente secundária é extremamente baixa. Além disso, devem ter um erro mínimo na relação de 
transformação e no ângulo de fase. 
 
Existem dois tipos de TP’s : os indutivos e os capacitivos. 
 
Os TP’s capacitivos são utilizados mais conveniente e economicamente em circuitos de alta e extra-alta tensão 
( veremos algumas noções sobre eles mais adiante ). 
 
Os TP’s indutivos são amplamente utilizados na industria e seu princípio de funcionamento é idêntico ao dos 
transformadores de potência. 
 
Havendo variação de tensão primária, deve-se ter, dentro da tolerância permitida, uma variação proporcional 
da tensão secundária. Em outras palavras, a curva relacionando as duas tensões deve ser linear. Esta condição 
implica na utilização de núcleo magnético não saturado, ou seja, trabalhando na faixa linear da curva de 
saturação do aço-silício utilizado. 
 
Em diagramas elétricos é comum serem representados como mostrado abaixo : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os TP’s podem ter, considerando a quantidade de enrolamentos secundários : 
 
 - um enrolamento secundário : é o caso mais normal para TP’s de média e baixa tensão, amplamente 
utilizados na industria em geral; 
 
 - um enrolamento secundário com tap’s : utilizados onde se desejam dois ou mais valores de tensão 
secundária; 
 
 - dois enrolamentos secundários : possuem dois secundários em núcleo magnético comum e possuem 
enrolamentos com ou sem tap’s. Naturalmente cada secundário é afetado pelas condições de carga do outro. 
 
 
 
 19 
 Valores nominais dos TP’s 
 
 1 - Níveis de isolamento : 
 
Vale aqui as mesmas considerações realizadas para os TC’s. 
 
 
 2 - Freqüência nominal : 60 Hz 
 
 
 3 - Carga nominal : 
 
É a carga na qual se baseiam os requisitos de exatidão do TP. Conforme a NBR 6855/81 elas estão mostradas 
abaixo . 
São designadas por um símbolo formado pela letra P seguida do número de volt-ampères correspondentes às 
tensões de 120 V ou 69,3 V, à freqüência 60 Hz e ao fator de potência normalizado. 
 
 
CARGAS NOMINAIS CARACT. à 60 Hz e 120 V CARACT. à 60 Hz e 69,3 V 
 
designação VA FP resist. efet.  indut. mH imped.  resist. efet.  indut. mH imped.  
 
P 12,5 12,5 0,10 115,2 3042 1152 38,4 1014 384 
 
P 25 25 0,70 403,2 1092 576 134,4 364 192 
 
P 75 75 0,85 163,2 268 192 54,4 89,4 64 
 
P 200 200 0,85 61,2 101 72 20,4 33,6 24 
 
P 400 400 0,85 30,6 50,4 36 10,2 16,8 12 
 
As características à 60 Hz e 120 V são válidas para tensões secundárias entre 100 e 130 V, e as características 
à 60 Hz e 69,3 V são válidas para tensões secundárias entre 58 e 75 V. 
 
Em tais condições, as potências aparentes serão diferentes das especificadas 
 
 
 4 - Tensão primária e relação nominal : 
 
A tensão primária nominal depende da tensão entre fases ou entre fase e neutro, do circuito em que o TP vai 
ser utilizado. 
 __ 
A tensão secundária nominal é aproximadamente 115 V, havendo possibilidade de ligação para 115/  3  
67 V. 
 
Em TP’s antigos, podem ser encontradas as tensões secundárias nominais de 110 V, 120 V e às vezes 125 V. 
Os de 120 V são bastante encontrados na industria. 
 
A relação de transformação é definida como : RTP = V1N / V2N 
 20 
 GRUPO 1 GRUPO 2 E 3 
PARA LIGAÇÃO DE FASE PARA FASE PARA LIGAÇÃO DE FASE PARA NEUTRO 
 V1N (V) Relação nominal V1N (V) Relações nominais 
 V2N = 67 V V2N = 115 V 
 115 1 : 1 - - - 
 __ 
 230 2 : 1 230 /  3 2 : 1 1,2 : 1 
 __ 
 402,5 3,5 : 1 402,5 /  3 3,5 : 1 2 : 1 
 __ 
 460 4 : 1 460 /  3 4 : 1 2,4 : 1 
 __ 
 575 5 : 1 575 /  3 5 : 1 3 : 1 
 __ 
 2300 20 : 1 2300 /  3 20 : 1 12 : 1 
 __ 
 3450 30 : 1 3450 /  3 30 : 1 17,5 : 1 
 __ 
 4025 35 : 1 4025 /  3 35 : 1 20 : 1 
 __ 
 4600 40 : 1 4600 /  3 40 : 1 24 : 1 
 __ 
 6900 60 : 1 6900 /  3 60 : 1 35 : 1 
 __ 
 8050 70 : 1 8050 /  3 70 : 1 40 : 1 
 __ 
 11500 100 : 1 11500 /  3 100 : 1 60 : 1 
 __ 
 13800 120 : 1 13800 /  3 120 : 1 70 : 1 
 __ 
 23000 200 : 1 23000 /  3 200 : 1 120 : 1 
 __ 
 34500 300 : 1 34500 /  3 300 : 1 175 : 1 
 __ 
 46000 400 : 1 46000 /  3 400 : 1 240 : 1 
 __ 
 69000 600 : 1 69000 /  3 600 : 1 350 : 1 
 __ 
 - - 88000 /  3 800 : 1 480 : 1 
 __ 
 - - 115000 /  3 1000 : 1 600 : 1 
 __ 
 - - 138000 /  3 1200 : 1 700 : 1 
 __ 
 - - 161000 /  3 1400 : 1 800 : 1 
 __ 
 - - 195500 /  3 1700 : 1 1000 : 1 
 __ 
 - - 230000 /  3 2000 : 1 1200 : 1 
 
 21 
Os TP’s estão dentro de suas classes de exatidão na faixa de 90 a 110 % da tensão primária nominal. 
 22 
 5 - Classe de precisão : 
 
É o valor máximo de erro, expresso em porcentagem, que poderá ser causado pelo TP aos instrumentos à ele 
conectados. 
 
De acordo com as normas NBR 6855/81 da ABNT e C57.13 da ANSI, os TP’s são enquadrados em uma ou 
mais das três seguintes classes de precisão : 0,3 ; 0,6 e 1,2 . 
 
A seleção da classe de precisão depende da aplicação a que se destina o TP, e devemos observar que todos os 
instrumentos a serem ligados ao mesmo, devem possuir classes de precisão semelhantes. 
 
 
 Classe de precisão Aplicação 
 
 menor que 0,3 TP padrão, medições em laboratório, medições especiais 
 
 0,3 Medição de energia elétrica para faturamento a consumidor 
 
 0,6 ou 1,2 Medição de energia, alimentação de relés e instrumentos de controle : 
 voltímetros, wattímetros, freqüêncímetros, sincronoscópios, fasímetros, 
 varímetros, etc. 
 
 acima de 1,2 Circuitos de comando 
 
 
 6 - Grupos de ligação : 
 
De acordo com a ligação para a qual são projetados, os TP’s classificam-se em três grupos : 
 - grupo 1 : TP’s projetados para ligações entre fases; 
 - grupo 2 : TP’s projetados para ligações entre fase e neutro de sistemas diretamente aterrados; 
 - grupo 3 : TP’s projetados para ligações entre fase e neutro de sistemas onde não se garanta a 
 eficácia do aterramento. 
 
Os TP’s do grupo 1, por razões econômicas, só devem ser utilizados em sistemas com tensões abaixo de 15 
kV, e os do grupo 2 e 3 em tensões acima deste limite. 
 
 
 7 - Potênciatérmica nominal : 
 
É a maior potência aparente que um TP pode fornecer em regime permanente, sob tensão e freqüência 
nominais, sem exceder os limites de elevação de temperatura especificados. 
 
Para os TP’s pertencentes aos grupos de ligação 1 e 2, a potência térmica nominal não deve ser inferior a 1,33 
vezes a carga mais alta em volt-ampères, referente à precisão do TP. As sobretensões admissíveis para o 
equipamento nestes grupos é de 15 % contínuamente. 
 
Para os TP’s pertencentes ao grupo de ligação 3, a potência térmica nominal não deve ser inferior a 3,6 vezes a 
carga mais alta em volt-ampères, referentes à precisão do TP. A NBR 6855 exige que o TP deste grupo suporte 
continuamente 90 % de sobretensão. 
 
 
 23 
Desta forma, a potência térmica dos TP’s, expressa em VA, deve atender à condição : 
 
 Ptérm > K x 1,21 x ( V2 / Z ) 
 
 onde : K = 1,33 ( gruopos 1 e 2 ) ou 3,6 ( grupo 3 ) 
 V = tensão secundária em V 
 Z = impedância correspondente à carga nominal em  
 
Para as tensões secundárias normalizadas, de 115 V e 66,45 V, os valores mínimos de potências térmicas 
aceitáveis são : 
 
 designação Potência térmica 
 grupos 1 e 2 (VA) grupo 3 (VA) 
 
 P 12,5 18 50 
 P 25 36 100 
 P 75 110 300 
 P 200 295 800 
 P 400 500 1600 
 
 
 
 Determinação da carga dos TP’s 
 
a) Cargas padronizadas : 
 
As cargas são levantadas em termos de suas potências consumidas ou respectivas impedâncias. 
 
A ABNT utiliza a representação : X P VA 
 onde : X é a classe de precisão 
 VA é a potência da carga acoplada ao secundário 
 
Por exemplo : se o TP for 0,6 P 12,5 , sabe-se que a sua classe de precisão é 0,6 e que até 12,5 VA 
poderão ser acoplados ao seu secundário. 
 
A ANSI padronizou a designação das cargas por letras, como mostra a tabela abaixo : 
 
 Símbolo da carga Característica da carga 
 VA FP 
 W 12,5 0,10 
 X 25 0,70 
 Y 75 0,85 
 Z 200 0,85 
 ZZ 400 0,85 
 
As cargas normalizadas possuem valores de resistência ( R ) e indutância ( L ) constantes. 
Base : 120 V e 60 Hz 
 
Se na placa de um TP de origem norte-americana está indicando, por exemplo : 
 0.3 W , X ou Y  este é um TP de precisão 0,3 e carga 12,5; 25 ou 75 VA 
 0.6 Z  este é um TP de precisão 0,6 e carga 200 VA 
 24 
A equivalência entre a ABNT e a ANSI, é fornecida abaixo : 
 ABNT ANSI 
 P 12,5 W 
 P 25 X 
 P 75 Y 
 P 200 Z 
 P 400 ZZ 
 
As impedâncias dos cabos que interligam os instrumentos e/ou relés ao secundário do TP podem ser 
desprezadas no levantamento de sua carga. 
 
 
b) Cargas típicas de equipamentos : 
 
A tabela a seguir apresenta as cargas impostas aos TP’s por alguns instrumentos fabricados pela GE. 
Os instrumentos de outros fabricantes possuem valores semelhantes. 
 
 
 Tipo Z () R () L (H) VA W VAR FP 
 
 VOLTÍMETROS 
AB-15, AB-16, AB-18 2400 1870 4,00 6,00 4,67 3,76 0,78 
AP-10, AP-12 3020 2960 1,52 4,80 4,70 0,80 0,99 
P -3 2030 2030 0,07 7,10 7,10 0,10 1,00 
 
 WATTÍMETROS 
AB-10, AB-12, AB-13 6000 6000 0 2,4 2,4 0 1,00 
AB-15, AB-16, AB-18 6790 6790 0 2,1 2,1 0 1,00 
P-3 3300 3300 0,01 4,4 4,4 0 1,00 
 
 MEDIDORES DE WATT-HORA 
I-30 1210 139 3,19 11,9 1,40 11,8 0,12 
V-65 1500 180 3,94 9,6 1,10 9,5 0,12 
IB-10 880 75 2,32 16,3 1,40 16,2 0,09 
 
 FASÍMETROS 
AB-10, AB-12, AB-13 3800 3800 0 3,8 3,8 0 1,00 
P-3 2390 1970 3,60 6,0 4,9 3,4 0,88 
 
 25 
 SINCRONOSCÓPIOS 
AB-10, AB-12, AB-13 6900 5070 12,5 2,1 1,5 1,4 0,78 
AB-15, AB-16, AB-18 7200 6035 10,5 2,0 1,7 1,1 0,84 
 
 FREQÜÊNCÍMETROS 
AB-10, AB-12, AB-13 2800 1960 5,30 5,10 3,6 3,7 0,70 
P-3 2290 2290 0 6,03 6,3 0 1,00 
 
 RELÉS 
AC-1 290 180 0,60 50,0 31,0 40,2 0,62 
CHIV 900 650 1,65 16,0 11,4 11,2 0,72 
 
 
 
 
 23 kV 
 
 
 
 
 V kWh 
 
 
 
 
 
 
 
 Observações práticas importantes sobre TP’s 
 
 1 - Se um TP alimenta vários instrumentos elétricos, estes devem ser ligados em paralelo a fim de que 
todos eles fiquem submetidos à mesma tensão secundária do TP. 
 
 2 - Estando um TP com carga e havendo a necessidade de retirá-la, é necessário que o enrolamento 
secundário fique aberto. 
O fechamento do secundário de um TP através de um condutor de baixa impedância provocará um curto-
circuito; em outras palavras, uma corrente secundária demasiadamente elevada, e em conseqüência a primária, 
pode provocar a danificação do TP, e ainda, uma possível perturbação no sistema do circuito principal. 
 
 3 - Um outro aspecto importante é o aterramento rígido, que deve haver entre carcaça e circuito 
secundário dos TP’s do grupo 1 conectados em “V” e dos terminais do neutro dos TP’s dos grupos 2 e 3 à 
malha de terra da instalação; isto se deve aos seguintes fatores : 
 a) contato ocasional entre primário, secundário e carcaça devido a falha ou defeitos 
internos, resultando no aparecimento de potenciais perigosos a operadores; 
 b) aparecimento de altos potenciais estáticos no enrolamento secundário, devido à 
indução estática entre enrolamentos primário e secundário ( funcionam basicamente como as placas de um 
capacitor ) 
 
 4 - Os TP’s assim como outros transformadores monofásicos, devem ter polaridade subtrativa. 
 
 
 26 
 
 Representação das tensões e relações de transformações nominais dos TP’s 
 
Conforme as normas brasileiras, nos TP’s devem ser indicadas : 
 a) Tensão primária : a tensão primária nominal depende da tensão entre fases, ou entre fase e neutro, do 
circuito em que o TP vai ser utilizado. 
 b) Tensão secundária : a tensão secundária nominal é 115 V, ou aproximadamente 115 V, havendo 
também a possibilidade de 67 V. Em TP’s antigos podem ser encontradas as tensões secundárias nominais : 
110 V, 120 V e às vezes 125 V. 
 
 
As tensões primárias nominais e as relações nominais devem ser representadas em ordem crescente, do 
seguinte modo : 
 
 a) o sinal de dois pontos (:) deve ser usado para representar relações nominais. 
 Por exemplo : 120 : 1 
 
 b) o hífen (-) deve ser usado para separar relações nominais de enrolamentos secundários diferentes. 
 Por exemplo : 700 - 1200 : 1 
 
 c) o sinal (x) deve ser usado para separar tensões primárias nominais e relações nominais de 
enrolamentos destinados a serem ligados em série ou paralelo. 
 Por exemplo : 6900 x 13800 V 
 60 x 120 : 1 
 
 d) a barra (/) deve ser usada para separar tensões primárias nominais e relações nominais obtidas por 
meio de derivações, seja no enrolamento primário ou no secundário. 
 Por exemplo : 6900 / 8050 V 
 60 / 70 : 1 
 
 27 
 Noções sobre TP’s capacitivos ( TPC’s ) 
 
A aplicação dos dois tipos de TP’s , indutivos e capacitivos, depende da classe de tensão da rede a que eles 
serão conectados. Desta maneira, em circuitos de alta tensão e extra alta tensão é mais conveniente e 
econômico o emprego dos TP’s tipo capacitivo em lugar dos TP’s tipo indução. 
 
A figura abaixo mostra o esquema elétrico básico destes TP’s . 
 
 linha A 
 
 
 
 C1 
 
 
 
 L 
 B 
 V1 
 
 
 
 C2 v V2 
 
 
 
 
 D 
 
 terra 
 
 
São constituídos pelos dois conjuntos de elementos capacitivos conectados em série, que são ligados entre fase 
e terra. 
 
Há uma derivação intermediária B , correspondente a uma tensão v, da ordemde 5 a 15 kV, para alimentar o 
enrolamento primário de um TP tipo indução intermediário, o qual fornecerá a tensão V2 aos instrumentos. 
 
Quando são ligados dois circuitos de uma linha em uma barra comum, um só grupo de TP’s indutivos tem 
capacidade suficiente para suprir cargas dos dois circuitos, o mesmo não ocorrendo com o TP capacitivo. 
 
Em vista do exposto, mesmo com um circuito somente, deve ser considerada a possibilidade de colocação de 
TP’s indutivos visando futuras ampliações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 28 
 
 
 29 
 
 
 30 
 
 
 
 
 
 
 31 
 5- RELÉS 
 
A história do relé começou com os estudos de Joseph Henry cientista norte americano em 1830, enquanto 
construía eletroimãs, descobriu o fenômeno eletromagnético chamado indução electromagnética ou auto-
indutância e a indutância mútua. O seu trabalho foi desenvolvido independentemente de Michael Faraday, mas 
é a este último que se atribuí a honra da descoberta por ter publicado primeiro as suas conclusões. A Henry 
também é creditada a invenção do motor elétrico, embora mais uma vez, não tenha sido o primeiro a registrar a 
patente. Seus estudos acerca do relê eletromagnético foram a base do telégrafo elétrico, inventado por Morse e 
Wheatstone. Mais tarde provou que as correntes podem ser induzidas à distância, magnetizando uma agulha 
com a ajuda de um relâmpago a 13 quilômetros de distância. 
Em 1832, Henry tornou-se professor de Física no College of New Jersey, mais tarde conhecido como 
Universidade de Princeton. Foi Professor na Academia de Albany (EUA) e o primeiro diretor do Instituto 
Smithsoniano, de 1846 até à sua morte, 32 anos depois. À frente deste Instituto, desempenhou importantíssimo 
papel no desenvolvimento da ciência norte-americana. 
Após a sua morte, a unidade de indutância ou resistência indutiva no Sistema Internacional (SI), foi batizada 
de Henry, em reconhecimento do seu trabalho. 
 
 A função de um relé é de discriminar entre uma falta dentro de sua zona de proteção e todas as outras 
situações do sistema . Ele deve agir ( energizar as bobinas de disparo dos seus disjuntores associados ) na 
dependência de falhas na sua zona de proteção , e garantir segurança contra falsas atuações por falhas fora 
dessas zonas . 
 
 Torna-se um relé seguro e confiável quando nele se coloca uma capacidade de decisão lógica tal que , 
com base na condição de seus sinais de entrada , ele seja capaz de produzir a saída correta para qualquer 
estado possível de seus sinais de entrada . 
 
 Para um relé de um sistema operar ele deve ter confiabilidade . Esta é a medida do gráu de certeza de 
que o relé atuará corretamente . A confiabilidade do sistema de proteção depende da inerente confiabilidade 
dos próprios relés e em sua aplicação , instalação e manutenção . 
 
 Diferente da maioria dos outros elementos do sistema , os relés permanecem inoperantes a maior parte 
do tempo . Alguns tipos de relés podem ter apenas uma atuação num período de vários anos . Esta falta de 
freqüência de operação dos relés e seus equipamentos associados , deve ser compensada , por outro lado , pela 
certeza de que eles atuarão numa solicitação . 
 
 Os relés minimizam : a) o custo dos reparos dos danos ; 
 b) a possibilidade do problema evoluir ; 
 c) o tempo em que o equipamento fica fora de serviço ; 
 d) o prejuízo econômico . 
 
 Para cada tipo e localização de falhas , existem algumas diferenças possíveis entre a tensão e/ou 
correntes de alimentação dos relés , que os farão operar em resposta à magnitude , freqüência , ângulo de 
fase , duração , razão de variação , direção , harmônicos ou forma de onda . 
 
 
 Os relés podem ser classificados : 
 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_Henry
http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletroim%C3%A3
http://pt.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo
http://pt.wikipedia.org/wiki/Indut%C3%A2ncia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Indut%C3%A2ncia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Indut%C3%A2ncia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%AA
http://pt.wikipedia.org/wiki/Telegrafia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Samuel_Morse
http://pt.wikipedia.org/wiki/Wheatstone
http://pt.wikipedia.org/wiki/Smithsonian_Institution
http://pt.wikipedia.org/wiki/Smithsonian_Institution
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades
http://pt.wikipedia.org/wiki/Henry_(unidade)
 32 
a) Quanto ao tipo construtivo : armadura de atração axial , armadura de atração charneira , disco de 
indução , tambor de indução , eletrodinâmico , eletrônico , fotoelétrico , elemento térmico , etc. 
 
b) Quanto a natureza do parâmetro ao qual o relé responde : sobrecorrente , subpotência , subtensão , 
religamento , diferencial , distância , direcional de corrente , temperatura , freqüência , etc. 
 
c) Quanto ao método de conexão do elemento sensitivo : relés primários ( elemento sensitivo 
conectado diretamente ao circuito do elemento protegido ) e relés secundários ( elemento sensitivo conectado 
ao circuito do elemento protegido através de TC e/ou TP ) . 
 
d) Quanto ao método pelo qual o elemento de controle atua sobre o disjuntor : relés de atuação direta 
( mecanicamente ) e relés de atuação indireta ( os contatos do relé , diretamente ou através de um relé 
auxiliar , fecham o circuito da bobina de abertura do disjuntor ) . 
 
 
 
 
 
 33 
 RELÉS PRIMÁRIOS 
 
 
 
 
 Relé Fm Mola 
 
 
 Fe I 
 Disjuntor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ATUAÇÃO DIRETA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Relé Fm Mola 
 
 
 Fe I 
 Disjuntor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ATUAÇÃO INDIRETA 
 
 
 
 + 
 
BATERIA BOBINA DE DISPARO 
 _ 
 
 34 
 
 35 
 RELÉS SECUNDÁRIOS 
 
 
 
 
 Fm Mola 
 
 TC 
 I 
 Disjuntor 
 
 
 
 
 RELÉ 
 
 Fe 
 
 ATUAÇÃO DIRETA 
 
 
 
 
 
 
 
 Fm Mola 
 
 TC 
 I 
 Disjuntor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fm Mola 
 ATUAÇÃO INDIRETA 
 
 
 
 RELÉ 
 
 BOBINA DE DISPARO 
 
 - + 
 BATERIA 
 
 36 
 
 37 
 Relés primários são usados somente em aplicações muito simples em circuitos de B.T. e M.T. . 
 A aplicação dos mesmos em A.T. torna-se difícil pelas complicações de ajustes , verificações e 
supervisão com a instalação operando . Suas armaduras geralmente atuam diretamente sobre o dispositivo 
mecânico de abertura do disjuntor . 
 Relés primários de atuação indireta se encontram raramente . 
 
 O relé mais empregado é o relé secundário de atuação indireta , apesar da maior complexidade do 
esquema e da necessidade de energia operativa . Tais relés permitem modificações de calibragem , 
reparações , verificações ou remoção dos mesmos durante a operação do elemento que eles protegem . 
 Estes possuem uma sensibilidade muito elevada e devido ao fato das suas conexões ao elemento 
protegido serem feitas através de TC’s e/ou TP’s , são elétricamente isolados do circuito primário de A.T. . 
 Relés secundários de atuação direta são raramente encontrados . 
 
 
e) Quanto ao gráu de importância : - relés principais ( respondem diretamente aos parâmetros 
 elétricos de atuação : V , I , etc. ) ; 
 - relés suplementares ( servem para multiplicar o número de 
 contatos - relés auxiliares ; para introduzir retardo na 
 operação - relés de tempo ; para acusar a operação - 
 relés de sinalização ; etc. ) 
 
 NOMENCLATURA ASA ( AMERICAN STANDARD ASSOCIATION ) 
 ( Alguns exemplos ) 
 
 21 - Relé de distância 
 27 - Relé de subtensão 
 32 - Relé direcional de potência 
 37 - Relé de subcorrenteou subpotência 
 47 - Relé de seqüência de fases de tensão 
 49 - Relé térmico para máquina ou transformador 
 50 - Relé de sobrecorrente instantâneo 
 51 - Relé de sobrecorrente temporizado CA 
 52 - Disjuntor de corrente alternada 
 59 - Relé de sobretensão 
 62 - Relé de interrupção ou de abertura temporizada 
 63 - Relé de pressão de nível ou de fluxo , de líquido ou gás 
 67 - Relé direcional de sobrecorrente CA 
 79 - Relé de religamento 
 81 - Relé de freqüência 
 83 - Relé de seleção de controle ou de transferência automática 
 85 - Relé receptor de onda portadora ou fio-piloto 
 86 - Relé de bloqueio 
 87 - Relé de proteção diferencial 
 88 - Motor auxiliar ou motor-gerador 
 89 - Chave separadora de linha 
 
f) Quanto ao tipo de contato : - normalmente aberto ( a ) 
 
 - normalmente fechado ( b ) 
 
 38 
g) Quanto ao tempo de operação ( ou de atuação ) : - relés instantâneos ( tempo de alguns 
 milissegundos - não ajustável ) 
 
 - relés temporizados ( tempo regulável ) 
 
 Os relés temporizados podem ainda ser classificados de acordo com a maneira como varia o tempo de 
atuação , em função da grandeza do parâmetro medido ( por exemplo : magnitude da corrente ) , como segue : 
 - relé de tempo independente ( tempo definido ) 
 - relé de tempo inverso 
 - relé de tempo muito e extremamente inverso 
 
 O tempo total que leva para desconectar uma seção defeituosa de um sistema , é a soma do tempo de 
operação do conjunto de relés de proteção ( tp ) , mais o tempo de abertura do mecanismo do disjuntor 
mais o tempo de extinção do arco ( td ) 
 
 t = tp + td 
 
 
 6- RELÉ DE TEMPO DEFINIDO ( Relé de sobrecorrente ) 
 
 É o nome dado ao esquema de proteção que responde a um aumento de corrente acima de um valor 
pré-ajustado . 
 
 alarme a distância 
 outros disjuntores 
 52 86 
 disjuntor CA relé de bloqueio , sinalização e disparo 
 
 62 relé de abertura temporizada 
 
 TC relé de sobrecorrente instantâneo 
 50 
 
 
 
 I 
 
 
 
 
 
 
 
 Ia 
 
 
 
 ta t 
 
 
 
 39 
 O relé de sobrecorrente ( 50 ) atua quando a corrente , que circula na sua bobina , alcança um valor 
pré-ajustado , isto é , se : 
 
 I  Ia ( corrente de atuação ) 
 
 O relé de tempo ( 62 ) serve para introduzir um retardo , necessário até transmitir o impulso para 
abertura do disjuntor ( disparo ) . 
 
 O tempo de retardo ta é provocado pelo relé de tempo . 
 
 O retardo pode ser necessário para evitar desligamentos com sobrecorrente de curta duração que o 
equipamento pode suportar ( corrente de inrush ) , para conseguir seletividade com trechos adjacentes , etc. 
 
 O relé de disparo , sinalização e bloqueio , além de “sinalizar” o ramal que atuou quando existem 
vários alimentadores , por exemplo , permanece na posição de “disparo” até ser manualmente rearmado, 
“bloqueando” assim um religamento , em cima de um defeito , por descuido do operador . 
 Possui também outros contatos que podem ser aproveitados para abrir outros disjuntores , se assim for 
o caso , ou para dar alarme a distância , etc. 
 
 Este relé de tempo definido , possui um tempo de atuação independente da corrente , sendo desprezado 
o tempo de operação relativamente pequeno (  30 milissegundos ) , inerente ao relé de partida por 
sobrecorrente , sendo a atuação do mesmo considerada instantânea , quando o valor da corrente se torna igual 
a Ia . 
 
 
 7- RELÉ DE TEMPO INVERSO E EXTREMAMENTE INVERSO 
 
 As funções de partida e de retardo podem ser executadas por um único elemento , de projeto especial , 
que possui característica de tempo inverso . 
 
 O mérito desta proteção é a sua grande simplicidade construtiva e robustez (elemento de indução). 
 
 Quanto maior a corrente de defeito , mais rapidamente o relé atua . 
 
 I 
 
 
 
 
 
 tempo inverso 
 
 tempo muito e extremamente inverso 
 
 
 t 
 
 
 
 40 
 8- O RELÉ ELEMENTAR 
 
 Seja um circuito monofásico , contendo uma fonte de tensão , alimentando uma carga , do que resulta 
uma corrente circulante I . Nesse circuito foi introduzido um relé elementar , do tipo eletromecânico : uma 
estrutura em charneira , composta de um núcleo fixo e uma armadura móvel , à qual estão solidários o 
contato móvel e uma mola , o que obriga o circuito magnético a ficar aberto em uma posição regulável . 
 
 O núcleo é percorrido por um fluxo proporcional à corrente do circuito , circulando na bobina do relé 
, e isso faz com que seja possível que o contato móvel feche um circuito operativo auxiliar ( fonte de 
corrente contínua ) , alimentando um alarme ( lâmpada ) e/ou o disparador do disjuntor colocado no circuito 
principal , sempre que : 
 Fe > Fm 
 
 Por motivos de projeto , o valor da corrente I deve ser limitado e assim , sempre que excede um valor 
prefixado Ia ( denominado corrente de atuação , de pick-up , de acionamento ou de operação do relé ) , o 
circuito deve ser interrompido , por exemplo , pelo fornecimento de um impulso de operação (Iop ) enviado 
à bobina do disparador do disjuntor , ou pelo menos , ser assinalada aquela ultrapassagem por um alarme ( 
lâmpada ou buzina ) . 
 
 _ 
 
 Alarme 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Mola Contatos 
 
 Disparador Fm 
 _ Iop 
 
 Fe  
 Disjuntor I 
 + Circuito Operativo 
 CA + 
 Fonte Bobina 
 _ 
 Núcleo 
 CARGA 
 
 
 Relé 
 
 
 
 41 
 Sabemos dos princípios da conversão eletromecânica que a força eletromagnética ( Fe ) desenvolvida 
através do entreferro (  ) pelo fluxo no núcleo , e provocada pela corrente I na bobina do relé , neste tipo de 
estrutura , é : 
 
 Fe  K . I2 
 
 onde K leva em conta a taxa de variação da permeância do entreferro , 
o número de espiras e ajusta as unidades convenientemente ; 
 
 Por outro lado , existe a força da mola de restrição ( Fm  K . x ) , opondo-se ao deslocamento da 
armadura . 
 
 Há pois no relé , órgãos motores ( bobina ) , órgãos antagonistas ( mola , gravidade) e órgãos auxiliares 
( contatos , amortecedores ) , que resulta na seguinte divisão : 
 
 - elemento sensor ou detetor : as vezes chamado elemento de medida que responde às variações 
 da grandeza atuante ( I ) . 
 
 - elemento comparador : faz a comparação entre a grandeza atuante ( Fe ) e um comportamento 
 pré-determinado ( Fm ) . 
 
 - elemento de controle : efetuando uma brusca mudança na grandeza de controle , por exemplo , 
 fechando os contatos do circuito da bobina de disparo do disjuntor . 
 
 
 Gráficamente o funcionamento de um relé pode ser mostrado pela função I = f ( t ) . 
 
 I 
 
 (pick-up) Ia 
 
 (drop-out) Ir 
 
 Ii 
 
 
 
 to t1 t2 t3 t4 t 
 
 A partir de um instante t1 a corrente de carga inicial Ii começa a crescer , atingindo após certo 
tempo t2 o valor da corrente de atuação Ia , quando Fe > Fm . Durante um intervalo de tempo (t3 - t2) 
o disjuntor atua abrindo o circuito , com o que em t3 a corrente começa a decrescer . Ao passar por t4 , 
onde Fe < Fm , o relé abre seu circuito magnético . 
 
 A esse valor de corrente de retorno ou desatracamento Ir ( drop-out ) , corresponde um tempo de 
retorno do relé à sua posição inicial , e que é importante em certas aplicações . 
 
 Denomina-se relação de recomposição ou rearme do relé ( percentagem de retorno ou de 
relaxamento ) , o valor Kr = Ir / Ia , que varia na prática de 0,70 a 0,95, conforme o tipo de relé . Uma 
grande diferença entre os valores de atuação Ia e de rearme Ir , afetará a aplicação de certos tipos de relés . 
 42 
 Quando o relé atua , ele diminui o entreferro , o que requer uma corrente menor para manter o relé 
fechado , do que era requerido para a atuação . Com projetos especiais pode ser conseguida uma relação Kr 
tão elevada quanto 90 a 95% . 
 
 As qualidades requeridas de um relé para que ele cumpra sua finalidade são : 
 
 - simplicidade ( para ser confiável ) 
 - robustez ( para suportar os efeitos dinâmicos da corrente de defeito ) 
 - rapidez ( por motivo de estabilidade do sistema ) 
 - baixo consumo próprio ( para especificação dos TC’s e TP’s ) 
 - alta sensibilidade e poder de discriminação ( pois a corrente de defeito pode ser menor do 
 que a nominal e a tensão quase anular-se ) 
 - realizar contatos firmes ( evitando centelhamento e ricochetes que conduzem a desgaste 
 prematuro ) 
 - manter sua regulagem independentemente da temperatura exterior , vibrações , variações 
 de freqüência , campos externos , etc. 
 - baixo custo . 
 
 
 9- CRITÉRIOS DE EXISTÊNCIA DE DEFEITO E SEUS EFEITOS 
 
 Por definição , defeito é o termo usado para denotar um acidental afastamento das condições 
normais de operação . Assim , um curto-circuito ou um condutor interrompido constituem um defeito . 
 
 Um defeito modifica , mais ou menos , profundamente , as tensões e as correntes próprias ao 
elemento considerado . Logo , as grandezas atuantes sobre os relés deverão ser ligadas , obrigatóriamente , 
àquelas alterações de módulo e/ou argumento das correntes e tensões . 
 
 De fato , um curto-circuito traduz-se por : 
 
 a) altas correntes e quedas de tensão , no entanto elas não são exclusivas do defeito ; 
 b) variação da impedância aparente ( relação entre a tensão e a corrente no local do defeito ) , que é 
brusca e maior na ocasião do defeito do que nas simples variações de carga . Logo , é um bom critério 
discriminativo ; 
 c) aparecimento das componentes de seqüência negativa e zero de tensão e/ou corrente , no caso de 
defeito desequilibrado , e de valor máximo no lugar do defeito . Contudo , a presença de simples 
desequilíbrio , não obriga tratar-se de defeito , ou pelo menos de curto-circuito . 
 d) acentuadas diferenças de fase e/ou amplitude entre a corrente de entrada Ie e de saída Is de um 
elemento da rede . Assim , se a corrente derivada Id = Ie - Is for grande , há defeito , pois as correntes de 
magnetização dos trafos e as correntes capacitivas das linhas , são pequenas comparadas com as correntes 
de trabalho normais . Pode-se raciocinar analogamente com a diferença de ângulo de fase entre Ie e Is , pois 
uma diferença de cerca de 180 indica defeito interno ( inversão no sentido de Is ) , no elemento controlado . 
 
 É baseado nessas indicações que serão indicados , na prática , os relés aplicáveis a cada caso . 
 
 
 
 
 
 
 43 
 
 10- PROTEÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO 
 
 A proteção de linhas de transmissão desempenha um papel central na proteção de sistemas de potência 
, porque as linhas são elementos vitais de uma rede que conecta as usinas geradoras aos centros de carga . 
 
 Também devido às longas distâncias percorridas pelas linhas em campo aberto , elas estão sujeitas à 
maioria das falhas que ocorrem em um sistema de potência . 
 
 Tendo em vista a complicação e o custo para se transmitir informações , de um terminal da linha até o 
outro terminal , situado a quilômetros de distância , os relés dependerão das informações locais para operarem 
ou não , e essas informações locais são muitas vezes insuficientes . 
 
 O sistema de proteção utilizado em linhas de média tensão é algo mais simples do que aqueles 
utilizados em linhas de A.T. e E.A.T. , as quais se encarregam da maior parte da transmissão de grandes 
blocos de energia . 
 
 Como a conseqüência da saída de uma linha de A.T. ou E.A.T. é muito mais séria do que a saída de 
uma linha de distribuição ou de subtransmissão , a proteção das linhas de A.T. ou E.A.T. é geralmente 
mais elaborada , com maior redundância e mais cara . 
 
 
 
 
 11- O RELÉ DE INDUÇÃO 
 
 Seu princípio de funcionamento é baseado na ação exercida por campos magnéticos alternativos 
( circuito indutor fixo com polos divididos ) , sobre as correntes por eles induzidas num condutor móvel , 
constituído por um disco ou copo metálico . 
 
 
 núcleo 
 
 
 contato móvel 
 
 
contato fixo anel de defasagem 
 
 bobina 
 
 disco 
 
 
 eixo 
 
 
 
 
 Relé de indução tipo disco com polos divididos 
 
 44 
 Relé de indução tipo disco wattimétrico 
 
 É o mesmo princípio em que se baseiam os medidores de energia . 
 
 
 
 núcleo 
 
 
 
 bobina superior 
 
 
 
 
 disco 
 
 
 
 bobinas inferiores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Relé de indução tipo tambor 
 
 É o que mais se assemelha a um motor de indução , exceto que o ferro do rotor é estacionário , estando 
somente a parte condutora do rotor livre para se movimentar . Este relé emprega um rotor cilíndrico ôco . 
 Este tipo de construção produz torques bem maiores do que os tipos de polo dividido ou wattimétrico , 
sendo usados nos relés de alta velocidade . 
 
 
 
 
 
 núcleo fixo 
 
 
 
 
 
 
 rotor 
 
 
 
 
 45 
 
 12- AJUSTE DOS RELÉS 
 
 A relação Kr nos relés de indução é inerentemente elevada , pois a sua operação não envolve qualquer 
variação do entreferro no circuito magnético . Esta relação está entre 95 e 100% . 
 
 Onde existe religamento rápido automático de disjuntores , o tempo de rearmar de um relé de tempo 
inverso pode ser uma característica crítica em obter seletividade . 
 
 O tempo de rearmar exato é fornecido pelo fabricante e varia diretamente com o ajuste do dial de 
tempo . 
 
 A maioria dos relés de sobrecorrente têm uma gama de ajuste que os torna adaptáveis a uma faixa de 
circunstâncias de aplicação tão larga quanto possível . Entretanto esta gama de ajuste é limitada , devido a 
limitações do espaço para acomodar as bobinas e para simplificar a construção do relé . Portanto existem 
vários relés do mesmo tipo , cada um com uma gama de ajuste diferente . 
 
 O ajuste de relés de indução atuados por corrente é feito geralmente por “taps” na bobina . 
 
 Quando são atuados por tensão , o ajuste é feito por “taps” em resistores ou auto-transformadores 
auxiliares . 
 
 O tempo de atuação dos relés de indução de tempo inverso é geralmente ajustável , escolhendo-se a 
distância que o disco deverá percorrer desde sua posição inicial normal até a posição final de atuação . Isto 
é conseguido pelo ajuste do batente correspondente a sua posição inicial . O ajuste é proporcionado por um 
dial de tempo em escala dividida linearmente . 
 
 A variação não linear do torque da mola é compensada pela forma do disco ( variação da área do disco 
sob os polos ) . 
 
 
 46 
 13- CARACTERÍSTICA DE TEMPORIZAÇÃO 
 
 Obtêm-se curvas de tempo inverso com relés cujo rotor é um disco e cuja estrutura atuante é do tipo 
polo dividido ou do tipo wattimétrico . Alta velocidade é obtida com o tipo tambor . 
 
 A figura abaixo mostra uma curva típica de tempo de um relé de alta velocidade . Nota-se que é uma 
curva de tempo inverso ,e que um tempo de atuação de 3 ciclos ( base de 60 ciclos ) , ou seja , 
3 x 1/60 = 0,050 segundos ou 50 milissegundos , é obtido muito pouco acima do valor de atuação , 
qualificando assim o relé como sendo de alta velocidade . 
 
 tempo de atuação ( milissegundos ) 
 
 50 
 
 40 
 
 30 
 
 
 20 
 
 10 
 
 
 0 1 2 3 4 
 múltiplos do valor de atuação 
 A figura abaixomostra uma família de curvas de tempo inverso de um relé de indução . 
 tempo de atuação ( ms ) 
 4 
 
 3 
 
 
 2 
 7 
 6 
 5 
 
 4 
 1 3 
 2 
 1 
 
 0 ½ 
 
 1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 
 múltiplos do valor de atuação 
 
 
 Pode-se obter qualquer curva intermediária por interpolação , já que o ajuste do dial de tempo é 
contínuo . 
 47 
 As curvas podem ser usadas para qualquer valor de atuação e não apenas nos seus múltiplos . Isto é 
possível com relés de indução , onde o ajuste é por meio de taps na bobina , pois os ampères-espiras são os 
mesmos para cada tap durante a atuação . Portanto para um dado múltiplo de atuação , os ampères-espiras e 
portanto o torque , serão sempre os mesmos independentemente do tap usado . 
 
 Não se deve confiar na operação do relé quando a magnitude do parâmetro atuante é pouca coisa acima 
do valor de atuação do relé , pois a força resultante de atuação será tão baixa que qualquer atrito adicional 
poderá impedir a operação ou poderá aumentar o tempo de operação . 
 Mesmo que o relé feche o contato , a pressão do contato poderá ser tão baixa que a danificação da 
superfície do contato poderá impedir o contato elétrico . Isto é verdade particularmente com relés de indução , 
onde não há muito impacto quando o contato se fecha . 
 
 É pratica comum aplicar estes relés de tal maneira que o parâmetro atuante seja pelo menos 1,5 vezes o 
valor de atuação do relé . Por esta razão alguns gráficos já começam com 1,5 vezes o valor de atuação . 
 
 As curvas de tempo da figura anterior , podem ser usadas para estimar não somente quanto tempo o 
relé levará para fechar os seus contatos , num dado múltiplo de atuação e para qualquer ajuste de tempo, mas 
também a distância que o disco irá percorrer em direção a posição de contato fechado dentro de um dado 
intervalo de tempo . 
 Por exemplo , suponha que o ajuste de tempo n6 do dial de tempo seja usado e que o múltiplo de 
atuação seja 3 . O relé levará 3,4 segundos para fechar os seus contatos . Se a curva n4 for usada o relé 
fechará seus contatos em 1,9 segundos . 
 Em outras palavras , em 1,9 segundos o disco irá percorrer uma distância correspondente a 4 divisões 
no dial de tempo ou 4/6 da distância total para fechar os seus contatos . 
 
 Para um uso mais eficaz do relé de tempo inverso , o valor de atuação deverá ser escolhido de maneira 
que o relé opere na parte mais inversa de sua curva de tempo , em toda a gama de valores de corrente . Em 
outras palavras , o valor mínimo da corrente para a qual o relé deve operar , deverá ser de 1,5 vezes o valor de 
atuação , porém não muito mais do que isso . 
 
 As curvas de tempo ilustradas nas publicações dos fabricantes são curvas médias , quando se requer um 
ajuste do relé mais preciso , os tempos devem ser determinados por ensaios . 
 
 
 
 14- EXCESSO DE PERCURSO ( OVERTRAVEL ) 
 
 Devido à inércia das partes móveis , o movimento continuará quando a força atuante é removida . Esta 
característica é chamada “excesso de percurso” . Embora este excesso ocorra em todos os relés , o seu efeito é 
importante somente nos relés temporizados e particularmente em relés de sobrecorrente de tempo inverso , 
onde a seletividade é obtida na base da temporização . 
 
 Suponha que para um dado ajuste de tempo e com um certo múltiplo de atuação , um relé atue e feche o 
seu contato em 2 segundos . Suponha agora que façamos diversos ensaios aplicando este mesmo múltiplo de 
atuação para intervalos de tempo ligeiramente menores de 2 segundos , e acharemos que , se o intervalo for 
de 1,9 segundos para cima , o relé ainda fechará os seus contatos . Poderíamos dizer então que o excesso de 
percurso é de 0,1 segundos . 
 
 Quanto maior o múltiplo de atuação , tanto maior será o tempo de excesso . Entretanto , adotou-se um 
tempo de excesso constante de 0,1 segundos na aplicação de relés de tempo inverso . 
 
 48 
 15- RELÉS NÃO DIRECIONAIS DE SOBRECORRENTE 
 
 Estes atuam no sentido de fechar os contatos sempre que a amplitude da corrente exceder uma corrente 
determinada que é ajustável . 
 
 seja : | Ia | o valor da corrente de atuação secundária do TC que será excedido por qualquer 
 corrente de falta . 
 | If | o valor da corrente de falta para qualquer falta dentro da zona de proteção do relé . 
 
 
 se : | If | > | Ia | disparo ( operação do relé ) 
 
 | If |  | Ia | bloqueio 
 
 
 Estas equações são a descrição funcional lógica de um relé de sobrecorrente e podem ser 
representadas graficamente por um diagrama fasorial , onde a amplitude | Ia | é conhecida como corrente de 
atuação do relé . 
 . 
 O fasor If é desenhado em um plano complexo tendo como referência um fasor arbitrário . O ângulo 
de fase da corrente de falta pode assumir qualquer valor entre 0 e 360 , desde que o fasor de referência seja 
arbitrário . 
 
 
 Im ( I ) 
 
 
 T1 DISPARO 
 
 T2 
 
 | Ia | | If | 
 Re ( I ) 
 BLOQUEIO 
 
 
 
 
 
 
 Representação gráfica das regiões de operação e bloqueio de um relé de sobrecorrente temporizado . 
 
 
 Esta forma mais simples de um relé de sobrecorrente não se mostra suficientemente versátil na maioria 
dos casos . É necessário introduzir um outro parâmetro , que é o tempo necessário para que o relé atue após | 
If | exceder a | Ia | . 
 
 T = f( | If | - | Ia | ) se | If | > | Ia | 
 
 onde T é o tempo de operação do relé que depende do valor da corrente de falta . 
 
 49 
 O ajuste da corrente de atuação | Ia | do relé é feito através de taps em seu enrolamento de excitação . 
Por exemplo , o relé IFC-53 da GE , é disponível com taps para ajuste de | Ia | em 1,0 / 1,2/ 1,5 / 2,0 / 3,0 / 
4,0 / 5,0 / 6,0 / 7,0 / 8,0 / 10,0 e 12,0 A . 
 
 
 
 16- PROTEÇÃO DE LINHAS DE SUBTRANSMISSÃO 
 
 A forma mais simples de sistema de proteção é quando o sistema geração-carga é RADIAL . 
 
 
 
 1 2 Tcoordenação 3 4 
 D12 D23 D34 
 
 
 
 
 
 | If | 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 localização da falta 
 
 
 Como a fonte de potência só se encontra à esquerda de cada linha , é suficiente colocar apenas um 
disjuntor para cada linha no lado da fonte . 
 
 É claro que o disjuntor D12 deve ser aberto para qualquer falha na linha 1-2 , e neste caso , todas as 
cargas das barras 2, 3 e 4 a jusante do disjuntor D12 serão interrompidas . 
 
 A corrente de falta , produzida por uma falha em qualquer das linhas , dependerá da localização da 
falha e será inversamente proporcional à distância desta falha da fonte . 
 
 Além disto , as amplitudes das correntes de falta dependerão do tipo da falha e da quantidade de 
geração disponível na barra 1 . 
 
 Os relés de sobrecorrente dependentes do tempo , podem ser utilizados em cada uma das três barras 1 , 
2 e 3 , para proteger suas respectivas linhas como relés de proteção primária , e para dar proteção remota de 
retaguarda para uma linha a jusante da localização do relé . 
 
 Então o relé da barra 1 , além de fornecer proteção primária para a linha 1-2 , também fornece proteção 
de retaguarda remota para a linha 2-3 . O relé da barra 3 só necessita oferecer proteção primária à linha 3-4 , 
porque não existe outra linha à direita da linha 3-4 . 
 50 
 Para fornecer proteção de retaguarda para a linha 2-3 , o relé em 1 deve ser ajustado de tal maneira, que 
opere com um retardo de tempo suficiente , para que o relé em 2 opere sempre em primeiro lugar para falhas 
na linha 2-3 .Não se considera necessário , nem é prático , oferecer proteção de retaguarda para qualquer linha após a 
barra 3 , com o relé da barra 1 . 
 
 
 17- RELÉS DIRECIONAIS DE SOBRECORRENTE 
 
 Em algumas aplicações , a zona de atuação de um relé compreende o sistema situado em apenas um 
lado da localização do relé . 
 
 Diagrama unifilar mostrando a localização do relé : 
 
 
 
 Disparo Bloqueio 
 
 1 T coordenação 2 3 
 D12 D21 D23 D32 
 
 
 
 
 R21 T 
 
 Característica de desempenho no plano complexo : 
 
 - I21 
 Bloqueio 
 
 máx min. 
 V2 
 
 Disparo 
 
 I21 
 
 
 
 O relé R21 deve operar para falhas à esquerda de sua posição e ficar bloqueado para todas as outras 
condições . 
 Como a impedância da linha de transmissão é predominantemente reativa , as falhas à esquerda de R21 
produzem correntes que saem da barra 2 em direção à barra 1 , 90 atrasadas em relação à tensão na barra 2 
( referência ) . 
 
 I21 = V20 / X = V2 / X  -  
 
 Por outro lado , para falhas à direita da barra 2 , a corrente da barra 2 para a barra 1 , estará 90 
adiantada em relação à tensão da barra 2 . 
 
 51 
 I23 tem sentido contrário à I21  I23 = - I21 
 
 A operação do relé é feita de tal forma que para todas as correntes de falta, cujos fasores estejam na 
região hachurada ele atue ( usando a tensão da barra 2 como referência ) . 
 A grandeza que fornece o fasor de referência é chamada de “grandeza de polarização” . Neste caso é a 
tensão da barra 2 , mas algumas vezes , certos sinais de corrente podem ser usados como sinais de 
polarização . 
 O relé pode ficar mais seletivo , definindo uma região mais estreita em torno do fasor de corrente de 
falta . 
 min > oper > máx disparo 
 min < oper < máx bloqueio 
 
 onde oper é o ângulo da grandeza operante medido em referência ao fasor de polarização . 
 min e máx são os dois ângulos que definem o contorno da característica de operação. 
 
 
 
 18- PROTEÇÃO DE LINHAS DE SUBTRANSMISSÃO EM ANEL 
 
 Consideremos os sistemas em anel abaixo : 
 
 
 
 ~ ~ 
 A B C D E F 
 1 2 3 4 
 
 
 1 2 
 B 
 
 A C 
 
 
 D 3 
 F 
 
 E 
 
 Em caso de falha , haverá fluxo de corrente de ambos os terminais da linha para o ponto de falha . 
Portanto , para remover uma linha em falta , os disjuntores devem abrir ambos os terminais de cada linha . 
 
 Se , entretanto , cada relé responder somente à correntes no sentido direto ( para dentro de sua zona de 
proteção ) , o que é mostrado pelas setas , e nada fizer para correntes no sentido reverso , então , o sistema em 
anel poderá ser protegido de forma semelhante a um sistema radial . 
 
 Os relés associados com os disjuntores A , C e E devem ser coordenados entre si , e os relés F , D e B 
também . 
 
 52 
 Os relés de sobrecorrente são transformados em direcionais , adicionando um relé direcional em cada 
ponto , e conectando as saídas das unidades direcionais e de sobrecorrente , de tal maneira que formem uma 
operação lógica “e” entre suas saídas . 
 
 Os disjuntores associados com estes relés não atuarão , a não ser que ambos os relés forneçam um sinal 
que os faça atuar . 
 
 19 - RELÉS DE DISTÂNCIA OU DE IMPEDÂNCIA 
 
 Consideremos o relé R12 mostrado abaixo : 
 
 3 1 2 
 D12 
 
 
 
 T 
 R12 
 BLOQUEIO DISPARO 
 
 Em algumas aplicações , é necessário que o relé atue para falhas dentro de uma certa distância de sua 
localização e sobre qualquer uma das linhas que se origine na barra 1 . 
 A vizinhança é descrita pela distância ao longo das linhas , ou , equivalentemente , pela impedância 
entre a barra 1 e o local da falha . 
 A zona de proteção é então uma região tal que toda linha que se origine na barra 1 , tenha incluído na 
zona , um comprimento com impedância menor do que o valor estabelecido ou de referência Zr . 
 . 
 A impedância Z é definida como um quociente entre a tensão na barra onde está o relé e a corrente 
que passa pelo relé R12 . 
 . . . 
 Z = V1 / I12 
 . . 
 se: | Z | < | Zr |  disparo 
 . . 
 | Z | > | Zr |  bloqueio 
 
 Em condições normais do sistema , este quociente será um número complexo com um ângulo de fase 
arbitrário , determinado pelo fator de potência da carga . 
 como em C.N. Icarga << Icurto  Zcarga = V1 / Icarga é grande 
 carga é arbitrário 
 . 
 Portanto , Z em condições normais ao ser plotado num plano complexo , estará no exterior da 
circunferência de raio | Zr | e conseqüentemente o disjuntor não abrirá . 
 
 jX 
 BLOQUEIO 
 
 DISPARO 
 |Zr| 
 
 Zfalta R 
 53 
 
 
 Z sistema C.N. 
 
 
 Sob condição de falta , Z será vista pelo relé como a impedância da linha entre a localização do relé e a 
falha . 
 O ângulo associado a Z será  ou (  +  ) , dependendo da localização da falha , se à direita ou à 
esquerda da barra 1 no circuito da página anterior . 
 
 em falta Zcc << Zcarga e Zcc < Zr pois Icc >> Icarga 
  em falta Z < | Zr |  cai dentro da circunferência ( DISPARO ) 
 
 I13 I12 
 3 1 1 2 
 R12 R12 
 Z à esquerda de R12 Z à direita de R12 
 V0 V0 
 
 
 I12 = V0 / Z = I- A 
 
 Z12 = V0 / I12 = Z  +  
 I13 = - I12 
 jX Z12 
 I13 = I -( +  ) A direita 
 ( +  )  
 Z13 = V0 / I-( +  ) = Z  ( +  )  
 R 
 
 Z13 esquerda 
 
 Muitas vezes é muito útil uma simples modificação no relé de impedância , ou seja , a circunferência 
centrada na origem pode ser deslocada por um valor Z’ . 
 
 
 
 jX 
 BLOQUEIO 
 DISPARO 
 | Zr | 
 Z’ Z à direita 
 
 Z à esquerda R 
 
 
 
 | Z - Z’ | < | Zr |  disparo 
 | Z - Z’ | > | Zr |  bloqueio 
 
 54 
 Selecionando | Z’| = | Zr | pode-se fazer com que a característica do relé passe pela origem , tornando-
se a característica de um relé “mho” . 
 Portanto , um relé mho ou relé de admitância é inerentemente direcional . Uma falha à esquerda do 
relé da barra 1 , por mais perto que esteja da barra 1 , resultará na decisão de não atuar pelo relé , porque Z 
estará no 3 quadrante . 
 Observação : O relé de impedância “ohm” não é direcional , ele atuará para uma falha 
localizada à esquerda ou à direita de sua localização , desde que | Z | < | Zr | . 
 
 20- PROTEÇÃO DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO DE A. T. e E. A. T. : 
 
 Em uma grande rede de potência não existem apenas sistemas radiais ou em anel simples . Muitas 
usinas geradoras e muitos pontos de alimentação de subtransmissão encontram-se interconectados para formar 
uma rede , de tal forma que não podem ser identificados anéis simples . 
 
 Em tais sistemas torna-se impossível coordenar relés direcionais de sobrecorrente para dar proteção às 
linhas de transmissão , pois , para uma dada localização de uma falha , a corrente vista pelo relé varia sobre 
uma faixa larga , dependendo das condições operacionais do sistema . 
 
 O relé de impedância fornece um método de proteção às linhas conectadas a uma rede , fazendo com 
que o relé responda