Virtus_Prot_Barras_BF_v3_2017

Prévia do material em texto

CURSO DE FILOSOFIA DE PROTEÇÃO DE SISTEMAS DE 
TRANSMISSÃO 
PROJETO 
CURSO DE PROTEÇÃO 
DETALHE 
Proteção de Barras e Falha de Disjuntor 
Direitos Reservados: 
Virtus Consultoria e Serviços Ltda. 
Autor: 
Paulo Koiti Maezono 
Instrutores: 
Paulo Koiti Maezono 
Total de Páginas 
58 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROTEÇÃO DE BARRAS E PROTEÇÃO DE FALHA DE 
DISJUNTOR 
 
 
 
 
 
 
Versão 3 - 2017
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Indice 2 de 58 
 
SOBRE O AUTOR 
 
 
 
 
Eng. Paulo Koiti Maezono 
 
 
Formação 
 
Graduado em engenharia elétrica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo em 1969. Mestre 
em Engenharia em 1978, pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá, com os créditos obtidos em 1974 
através do Power Technology Course do P.T.I – em Schenectady, USA. Estágio em Sistemas Digitais de 
Supervisão, Controle e Proteção em 1997, na Toshiba Co. e EPDC – Electric Power Development Co. de 
Tokyo – Japão. 
 
 
Engenharia Elétrica 
 
Foi empregado da CESP – Companhia Energética de São Paulo no período de 1970 a 1997, com 
atividades de operação e manutenção nas áreas de Proteção de Sistemas Elétricos, Supervisão e 
Automação de Subestações, Supervisão e Controle de Centros de Operação e Medição de Controle e 
Faturamento. Participou de atividades de grupos de trabalho do ex GCOI, na área de proteção, com ênfase 
em análise de perturbações e metodologias estatísticas de avaliação de desempenho. 
 
Atualmente é consultor e sócio administrador da Virtus Consultoria e Serviços Ltda. em São Paulo – SP. A 
Virtus tem como clientes empresas concessionárias, empresas projetistas na área de Transmissão de 
Energia, fabricantes e fornecedores de sistemas de proteção, controle e supervisão. 
 
 
Área Acadêmica 
 
Foi professor na Escola de Engenharia e na Faculdade de Tecnologia da Universidade Presbiteriana 
Mackenzie no período de 1972 a 1987. É colaborador na área de educação continuada da mesma 
universidade, de 1972 até a presente data. 
 
Foi colaborador do Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas da EPUSP – Escola 
Politécnica da Universidade de São Paulo, de 1999 a 2002, com participação no atendimento a projetos 
especiais da Aneel, Eletrobrás e Concessionárias de Serviços de Eletricidade. 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Indice 3 de 58 
 
INDICE 
 
1. OBJETIVO ............................................................................................................................................................... 5 
2. MODOS DE PROTEÇÃO ....................................................................................................................................... 5 
2.1 PROTEÇÃO REMOTA .................................................................................................................................... 5 
2.2 PROTEÇÃO LOCAL ........................................................................................................................................ 6 
3. CONFIGURAÇÃO DE BARRAS E ZONAS DE PROTEÇÃO .......................................................................... 7 
3.1 BARRA SIMPLES ............................................................................................................................................ 7 
3.1.1 Barra Simples com Seccionamento ............................................................................................................... 7 
3.1.2 Barra Simples com Disjuntor de Seccionamento .......................................................................................... 8 
3.1.3 Barra Simples com Barra de Transferência .................................................................................................. 9 
3.2 BARRA DUPLA ............................................................................................................................................. 10 
3.2.1 Barra Dupla com Barra e Disjuntor de Transferência ............................................................................... 11 
3.2.2 Barra Dupla com Barra de Transferência .................................................................................................. 12 
3.3 BARRAS MÚLTIPLAS .................................................................................................................................. 13 
3.4 ESQUEMA DISJUNTOR E MEIO ................................................................................................................. 14 
3.5 ESQUEMA DE DOIS DISJUNTORES POR CICUITO ................................................................................. 15 
3.6 BARRAMENTO EM ANEL ........................................................................................................................... 16 
4. O PROBLEMA DA SATURAÇÃO DE TRANSFORMADOR DE CORRENTE ........................................... 17 
4.1 DESCRIÇÃO .................................................................................................................................................. 17 
4.2 CONDIÇÃO SEM SATURAÇÃO .................................................................................................................. 20 
4.3 RESPOSTA DE TC COM SATURAÇÃO ...................................................................................................... 21 
4.4 REMANÊNCIA NO NÚCLEO DO TC ........................................................................................................... 22 
5. PROTEÇÃO DIFERENCIAL .............................................................................................................................. 26 
5.1 CONCEITO ..................................................................................................................................................... 26 
5.2 PROTEÇÃO DE BARRAS – 87B ................................................................................................................... 27 
5.2.1 Tipo Simples Balanço de Corrente .............................................................................................................. 28 
5.2.2 Proteção Diferencial do Tipo Percentual ................................................................................................... 29 
5.2.3 Proteção Diferencial de Alta Impedância ................................................................................................... 31 
5.3 MODOS DE INSTALAÇÃO DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS ............................................ 34 
5.3.1 Instalação Centralizada .............................................................................................................................. 34 
5.3.2 Instalação Distribuída................................................................................................................................. 35 
5.4 CONCEITO DE ZONA DE PROTEÇÃO ....................................................................................................... 37 
5.4.1 Conceito de “Check Zone” ......................................................................................................................... 38 
5.4.2 Junção de Zonas .......................................................................................................................................... 39 
5.5 CONFIGURAÇÃO DINÂMICA DA TOPOLOGIA ...................................................................................... 39 
5.5.1 Posição (Status) de Seccionadora ............................................................................................................... 40 
5.5.2 Posição (Status) de Disjuntor...................................................................................................................... 41 
5.5.3 Identificação da Zona de Proteção para o TC do Bay ................................................................................ 43 
5.5.4 Análise das Zonas de Proteção ...................................................................................................................44 
a) Curto-Circuito na Barra de Transferência ..................................................................................................................... 44 
Disjuntor de Transferência, substituindo um disjuntor do Bay M1: ....................................................................................... 46 
b) Curto-Circuito Externo .................................................................................................................................................. 47 
c) Curto-Circuito Interno na Barra P ................................................................................................................................. 48 
d) Conclusão ...................................................................................................................................................................... 50 
6. PROTEÇÃO DE ZONA MORTA – END FAULT PROTECTION .................................................................. 51 
6.1 CONCEITO ..................................................................................................................................................... 51 
6.2 PROTEÇÃO .................................................................................................................................................... 52 
6.2.1 Caso Não Exista Proteção de Zona Morta.................................................................................................. 52 
6.2.2 Proteção de Zona Morta (“End Fault Protection”) ................................................................................... 52 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Indice 4 de 58 
 
7. PROTEÇÃO DE FALHA DE DISJUNTOR ....................................................................................................... 53 
7.1 CONCEITO ..................................................................................................................................................... 53 
7.2 PROTEÇÃO DE FALHA DE DISJUNTOR ................................................................................................... 55 
7.3 OPÇÕES DE APLICAÇÃO ............................................................................................................................ 57 
7.4 O SENSOR DE CORRENTE 50BF ................................................................................................................. 58 
 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Objetivo e Modos de Proteção 5 de 58 
 
1. OBJETIVO 
A finalidade de uma proteção de barras ou de um sistema de barramentos é detectar curtos-
circuitos que possam ocorrer no ponto que, eletricamente, pode ser considerado como um nó 
em um sistema elétrico de potência, desligando automaticamente os disjuntores que estejam 
conectados a esse nó e somente esses. 
Observa-se, portanto, que uma proteção de barramento tem os seguintes aspectos 
importantes relativos à Proteção: 
• Sensibilidade para detectar curto-circuito em barra. 
• Seletividade para determinar o nó elétrico onde ocorre a falta. 
• Estabilidade para faltas externas, mesmo com saturação de TC. 
• Rapidez no desligamento dos disjuntores. 
2. MODOS DE PROTEÇÃO 
A proteção de barras pode ser feita através de dois modos distintos, quanto à filosofia: 
− Proteção Remota 
− Proteção Local 
2.1 PROTEÇÃO REMOTA 
Nesta filosofia, a falta na barra é detectada pelas proteções de distância ou direcionais de 
sobrecorrente das outras extremidades das linhas de transmissão que estão conectados ao 
barramento, ou através das proteções de sobrecorrente dos transformadores que estejam 
diretamente conectados a esse barramento. 
A seletividade é obtida através de temporização. Isto é, as proteções dos terminais opostos 
das linhas conectadas ao barramento atuam com um tempo equivalente ao tempo da 
segunda zona das respectivas proteções de distância (0,5 s em média) ou um pouco maior 
caso a proteção atuante é do tipo direcional de sobrecorrente, de fase ou de terra. 
Trata-se de um modo econômico e aceitável de proteção, quando: 
• O barramento em questão não seja um ponto significativo no Sistema Interligado, no 
sentido de que um curto-circuito nessa barra, sendo eliminado com tempo entre 0,4 e 0,7 
s, não traga conseqüências para o sistema, como por exemplo uma instabilidade. Isto é, 
não deve haver risco em potencial de que isso venha a ocorrer. 
• O barramento em questão não esteja localizado em um ponto do sistema (topologia da 
rede), de tal modo que o uso de proteção remota leve ao desligamento de muitos 
consumidores ou suprimentos quando de falta nesse barramento. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Objetivo e Modos de Proteção 6 de 58 
 
A figura a seguir ilustra o mencionado: 
Curto-circuito
2a. Zona
0,5 s
2a. Zona
0,5 s
2a. Zona
0,5 s
Sobrecorrente
0,8 s
 
Proteção Remota para Barra 
2.2 PROTEÇÃO LOCAL 
A proteção local de barras é feita através da proteção diferencial (87B). Neste caso, para 
qualquer curto-circuito na barra, a mesma é desconectada do sistema sem temporização 
intencional. 
O esquema de barramentos de uma subestação é feito com base em um determinado índice 
de confiabilidade desejada para essa subestação. Assim sendo, diversas configurações são 
possíveis. 
A proteção diferencial deve discriminar o local da falta e desligar os disjuntores estritamente 
necessários para isolar o ponto em curto-circuito. 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 7 de 58 
 
3. CONFIGURAÇÃO DE BARRAS E ZONAS DE PROTEÇÃO 
A seguir são apresentadas algumas das configurações típicas de barramentos, e comentários 
sobre a proteção diferencial, com suas zonas de proteção. 
3.1 BARRA SIMPLES 
A figura a seguir mostra o esquema de uma barra simples. 
Barra
Zona
Única
 
Barra Simples e Zona de Proteção 
Observa-se que há apenas uma zona de proteção delimitada por disjuntores. Neste caso, 
utiliza-se uma proteção diferencial trifásica ou três monofásicas (uma por fase). É a 
configuração mais simples possível numa subestação que exige proteção diferencial de 
barras. 
Nota-se que há um espaço, entre os TC’s dos circuitos e os respectivos disjuntores que é 
chamada de zona morta. Para detecção de curto-circuito nesse ponto, apesar da baixa 
probabilidade de sua ocorrência, há necessidade de esquemas ou lógicas específicas. Trata-
se de um problema comum na área de proteção. 
3.1.1 Barra Simples com Seccionamento 
A figura a seguir mostra um esquema de barramento, cuja barra simples é seccionada 
através de seccionadora. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 8 de 58 
 
Barra A Barra B
ZONA A ZONA B Zona Única
 
Barra Simples com Seccionamento 
Para essa situação, tem-se uma única zona de proteção com a seccionadora fechada, e 
duas zonas de proteção com a seccionadora aberta. 
Uma proteção diferencial aplicada para proteção dessa barra simples (seccionada) deve-
se adequar (automaticamente) a essa possibilidade de operação com seccionadora aberta. 
3.1.2 Barra Simples com Disjuntor de Seccionamento 
A figura a seguir mostra um esquema de barramento, cuja barra simples é seccionada 
através de disjuntor. Para essa situação, têm-se duas zonas distintas de proteção 
delimitadas por disjuntores. 
Barra 1 Barra 2
Zona A Zona B
 
Barra Simples com Seccionamento por Disjuntor 
Observa-se uma zona morta entre os TC’s e o disjuntor de seccionamento. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 9 de 58 
 
Neste caso, pode-se utilizar uma única proteção diferencial para o sistema, ou 
alternativamente uma proteção para cada trecho (zona), cada proteção com os respectivos 
TC’s delimitando a zona. 
3.1.3 Barra Simples com Barra de Transferência 
A figura a seguir mostra um esquema de barramentocom barra simples e barra de 
transferência. O disjuntor de “tie” pode substituir qualquer dos disjuntores dos circuitos no 
caso de manutenção. 
No caso de trip na Barra T, deverá haver TDD ou trip do disjuntor de TR do outro lado. 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 10 de 58 
 
3.2 BARRA DUPLA 
A figura a seguir mostra um esquema denominado “barra dupla”, sem disjuntor de 
transferência. Esse esquema possui, sempre, um disjuntor de acoplamento de barras (que 
alguns denominam “paralelo de barras”). 
Barra 1
Barra 2
Disjuntor de
Acoplamento
ZONA A ZONA B
 
Barra Dupla e Zona de Proteção 
Nota-se que há, sempre, duas zonas distintas delimitadas por disjuntores. 
Uma proteção diferencial (constituída de 01 ou mais relés) aplicada para proteção desse 
barramento duplo deve adequar-se à configuração e ser seletiva para faltas em cada uma 
das zonas. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 11 de 58 
 
3.2.1 Barra Dupla com Barra e Disjuntor de Transferência 
A figura a seguir mostra um esquema de barramento com barra dupla e barra de 
transferência, havendo adicionalmente um disjuntor de transferência (que pode substituir 
qualquer dos disjuntores dos circuitos, no caso de manutenção desse último). 
Bay de
Transferência
Disjuntor de
Acoplamento
Barra de
Transferência
Barra 1
Barra 2
Zona A Zona B
Barra 1
Barra 2 +
Transferência
 
Barra Dupla com Barra e Disjuntor de Transferência 
Observa-se que esta situação é bastante semelhante à anterior, sendo que a Barra de 
Transferência pode ser incluída na Zona A ou na Zona B, dependendo da barra à qual está 
conectada na ocasião. 
Uma proteção diferencial (constituída de 01 ou mais relés) aplicada para proteção desse 
barramento duplo deve adequar-se automaticamente à configuração, dependendo da 
posição das chaves seccionadoras. E deve ser seletiva para faltas em cada uma das 
zonas. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 12 de 58 
 
3.2.2 Barra Dupla com Barra de Transferência 
A figura a seguir mostra um esquema de barramento com barra dupla, aproveitando a 
barra 2 como barra de transferência. O disjuntor de paralelo de barras pode substituir 
qualquer dos disjuntores dos circuitos, no caso de manutenção. 
 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 13 de 58 
 
3.3 BARRAS MÚLTIPLAS 
Dois Disjuntores de Seccionamento e Disjuntores de Acoplamento 
A figura a seguir mostra um esquema de barramento relativamente complexo e oneroso. 
Disjuntor de
Acoplamento
Disjuntores de
Seccionamento
Barra 1A
Barra 2A
Barra 1B
Barra 2B
Disjuntor de
Acoplamento
Zona A Zona B
Zona CZona D
 
Barra Dupla com Seccionamentos e Disjuntores de Acoplamento 
 
Observa-se que há quatro zonas distintas de proteção, delimitada por disjuntores. 
Uma proteção diferencial (constituída de 01 ou mais relés) aplicada para proteção desse 
esquema de barras deve adequar-se automaticamente à configuração, dependendo da 
posição das chaves seccionadoras. E deve ser seletiva para faltas em cada uma das 
zonas. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 14 de 58 
 
3.4 ESQUEMA DISJUNTOR E MEIO 
A figura a seguir mostra um esquema de barramento disjuntor e meio, geralmente utilizado 
para sistemas de Extra Alta Tensão. Com a utilização de 0,5 disjuntor a mais por circuito, 
atingem-se vários objetivos: 
• Possibilidade de efetuar manutenção de disjuntor sem interrupção dos fluxos de energia. 
• Zonas distintas de proteção, com facilidade de aplicação de proteção diferencial. 
• Sem interrupção dos fluxos de energia, mesmo falta em uma barra e desligamento dos 
respectivos disjuntores. 
Pode-se afirmar que é um esquema que EXIGE proteção diferencial para o pleno 
aproveitamento de suas vantagens e do investimento adicional. 
Zona A
Zona B
Barra 1
Barra 2
 
Esquema Disjuntor e Meio 
Observam-se duas zonas distintas de proteção delimitadas pelos respectivos disjuntores. 
Pode-se aplicar uma proteção para cada zona, com os respectivos TC’s. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 15 de 58 
 
3.5 ESQUEMA DE DOIS DISJUNTORES POR CICUITO 
A figura a seguir mostra um esquema com dois disjuntores por circuito. É raramente utilizado 
mas é possível encontrar esse esquema em sistemas de Extra Alta Tensão. No Brasil existe 
na subestação de 500 kV da UHE Água Vermelha, nas interligações com Furnas e Cemig. 
Barra 1
Barra 2
ZONA A ZONA B
 
Esquema com Dois Disjuntores 
Evidentemente, todas as vantagens do esquema disjuntor e meio são aqui observadas e 
também há duas zonas distintas de proteção delimitadas pelos respectivos disjuntores. 
Pode-se aplicar uma proteção para cada zona, com os respectivos TC’s. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Configuração de Barras e Zonas de Proteção 16 de 58 
 
3.6 BARRAMENTO EM ANEL 
Neste caso, não há necessidade de proteção de barras específica: 
As proteções de LTs e TRs ou outros componentes configurados em ANEL detectam 
qualquer falta no barramento, desde que haja uso adequado de TCs conforme mostra a 
figura a seguir: 
 
 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 17 de 58 
 
4. O PROBLEMA DA SATURAÇÃO DE TRANSFORMADOR DE CORRENTE 
4.1 DESCRIÇÃO 
O núcleo do transformador de corrente também pode saturar devido a duas condições: 
• Presença de componente DC na corrente (sempre existe em maior o menor grau para 
uma ou mais fases). 
• Fluxo remanente no núcleo. 
Em vista da presença de componente DC na corrente primária, há fluxo DC no núcleo do TC 
em condição transitória, com possibilidade de saturação do mesmo. A saturação causará 
uma não linearidade fazendo que a corrente secundária do TC não corresponda à corrente 
primária, enquanto saturado. 
O núcleo de um TC poderá, também, ter fluxo remanente após a ocorrência de correntes 
elevadas, por exemplo. Do mesmo modo que ocorre num transformador de potência, isso 
pode levar à saturação do núcleo. 
A representação de um TC na sua forma mais simples é mostrada na figura a seguir, referido 
ao lado secundário: 
Ip
Ip
Imag
Ip' IsTC
Ideal
N1:N2
N2 / N1 = n
Rs / n
2 Rc / n
2
Xm
 
Modelo matemático de um TC 
Ip = Corrente primária. 
Xm = Reatância de magnetização. 
Imag = Corrente de magnetização (em condições normais desprezíveis). 
Rs = Resistência da cablagem secundária 
Rc = Resistência da carga ligada no TC (burden). 
n = relação de espiras. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 18 de 58 
 
Neste modelo estão desprezadas as reatâncias de dispersão do TC e as reatâncias do lado 
secundário. 
Como mencionado, pode haver deslocamento do eixo na corrente primária, que na sua 
condição máxima pode ser expresso por: 
Ip = Ip (sen ωt + e- t / τ ) 
O fluxo no núcleo (circuito magnético) pode ser expresso aproximadamente por: 
φ = 108/N1 . ∫ v.dt e v = ip (Rs / n
2 + Rc / n2) 
Analisando o efeito do transitório DC, considerando inicialmente que não haja saturação, 
pode-se deduzir que: 
φAC = 10
8. (N1/N2
2).(RS+RC). (1/ω).cos ωt 
φDC = -10
8. (N1/N2
2).(RS+RC).τ.( e
-t / τ) 
Com os seguintes valores máximos: 
φAC_Máx = 10
8. (N1/N2
2).(RS+RC). (1/ω) 
φDC_Máx = -10
8. (N1/N2
2).(RS+RC).τ 
A constante de tempo do sistema no ponto de curto circuito pode ser expressa por: 
τ = L/R = X / (2.π.f).R 
Onde X e R são os valores equivalentes de impedância de curto-circuito. 
Para um sistema de 60 Hz, temos: 
Constante de tempo ττττ φDC_Máx / φAC_Máx 
0.150 (próximo à Geração extremamente forte) 57,2 x 
0.05 18,8 x 
0.0415 x 
0.01 3,8 x 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 19 de 58 
 
Considerando uma constante de tempo médio (comum) da ordem de 0,04 s, para um TC 
transformar corretamente uma corrente primária deslocada, ele deverá ter uma tensão de 
saturação igual ou superior a 15 x àquela necessária para transformar a componente AC. 
Próximo a uma Geração extremamente forte, a situação piora, devido a grande valor da 
constante de tempo. 
Assim, é possível que haja TC completamente saturado em determinadas condições de 
configuração e de curto-circuito. 
Ainda sem saturação, analisando somente as componentes DC, tem-se a figura seguinte: 
Ip
Is'
Imag
I
t
 
Figura 4-1 – Componente DC da corrente, em um TC 
Ainda sem considerar a saturação, haveria fluxo DC somado ao fluxo AC, conforme figura a 
seguir: 
Fluxo
t
 
Desenvolvimento do Fluxo no núcleo do TC considerado sem saturação 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 20 de 58 
 
E a corrente de magnetização correspondente seria algo como: 
Imag
t
 
Corrente de magnetização do TC considerado sem saturação 
Mas, se o núcleo pode não desenvolver o fluxo (no caso de ocorrer φDC_Máx / φAC_Máx, 
superior ao limite superior do TC), o mesmo pode saturar. 
4.2 CONDIÇÃO SEM SATURAÇÃO 
Para fins de ilustração, mostra-se na figura a seguir um TC transformando corretamente uma 
corrente primária. 
 
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
-4
-2
0
2
4
Ip
rim
 / 
40
0 
A
RESPOSTA DO TC PARA CORRENTE PRIMÁRIA NÃO DESLOCADA
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
-0.4
0
0.4
0.8
1
P
.U
. d
e 
F
lu
xo
 (
T
C
S
at
ur
a 
co
m
 1
0 
p.
u.
)
 
Resposta de TC sem Saturação – Simulado 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 21 de 58 
 
4.3 RESPOSTA DE TC COM SATURAÇÃO 
Ainda para fins de ilustração, mostra-se na figura a seguir um TC com característica 10x com 
corrente primária deslocada de modo que se teria φDC_Máx / φAC_Máx, superior a 10x. Neste 
caso, há saturação e a corrente secundária não corresponde à corrente primária. Lembrar 
também que, caso haja fluxo remanente no núcleo (“imantação”), o problema da saturação 
pode ser agravado. 
0 0.05 0.1 0.15 0.2
-2
0
2
4
6
8
Tempo (s)
Ip
rim
 / 
40
0 
A
Saturação de TC - Corrente Primária x Secundária
0 0.05 0.1 0.15 0.2
-5
0
5
10
15
Tempo (s)
P
.U
. d
e 
F
lu
xo
 n
o 
T
C
 
Figura 4-2 – Resposta de TC com Saturação - Simulado 
Importante notar que existe um tempo desde o início da corrente de curto-circuito, até que o 
TC sature (por exemplo, 5 a 10 ms). 
A figura a seguir procura ilustrar teoricamente um caso de componente DC em TC, com 
períodos de saturação e não saturação do núcleo.. 
fluxo em regime
fluxo real
nível de saturação
fluxo
fluxo transitório prospectivo
(o que seria, sem saturação)
Iprim e Isec
 
Resposta de TC com Saturação – Simulado 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 22 de 58 
 
4.4 REMANÊNCIA NO NÚCLEO DO TC 
Remanência ou Magnetização Residual no núcleo do TC é causada por faltas (correntes com 
componentes DC) e podem chegar a 80% do nível de saturação da Densidade do Fluxo 
desse TC, dependendo do tipo do núcleo e das condições de fluxo no momento da 
interrupção da corrente pelo TC. 
Pode ser causa também por qualquer ensaio que exija circulação de corrente contínua pelo 
enrolamento do TC (por exemplo, medida da resistência secundária por ponte resistiva ou 
multímetro, ou ensaio de continuidade). 
Uma vez estabelecida, essa remanência permanece até a próxima ocorrência de falta de 
intensidade através do TC. 
A figura a seguir mostra TC tipo toroidal de janela, barra ou bucha, com alto grau de 
remanência, caso construído com núcleo sem entreferro: 
 
TC toroidal de janela, barra ou de bucha 
A figura a seguir mostra o gráfico B-H de histerese de um TC. Os pontos que cruzam o eixo 
vertical mostram a máxima remanência possível: 
 
Curva de Histerese de um TC 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 23 de 58 
 
O nível de remanência é medido como % entre o Brmax e o Bmax: 
Kr = 100 x (Br/Bmax) 
Bmax é o máximo fluxo desenvolvido no TC. 
Br é o máximo de fluxo residual possível. 
O Kr pode ser reduzido utilizando núcleo com entreferro. 
NORMA IEC 
Estabelece TC’s do tipo TPZ ou TPY como aqueles com ENTREFERRO, com Kr < 10% 
Estabelece TC do tipo TPX como aquele sem entreferro, com Kr chegando a 80%. 
A figura a seguir mostra as características desses núcleos: 
 
IEC: TC’s TCX, TCY e TCZ 
NORMA ANSI 
Não possui classificação como na IEC. Mas menciona “GAPPED CORE CT”, como aquele 
com entreferro. 
REMANÊNCIA 
A figura a seguir mostra o mecanismo da remanência: 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 24 de 58 
 
 
Fluxo remanente Br devido a Corrente de Curto-Circuito no TC 
A figura a seguir mostra como um TC de alta remanência pode saturar com mais facilidade: 
 
Maior Fluxo Remanente no TC sem entreferro no núcleo. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Saturação de TC 25 de 58 
 
Uso de TC’s (tipo de núcleo): 
Para sistemas com alto X/R de curto-circuito, deve-se usar TC’s de PROTEÇÃO com núcleos com 
entreferro (tipo TPY ou TPZ na norma IEC ou “Gapped Core” na norma ANSI). Para sistemas de 
subtransmissão ou distribuição a exigência é menor. 
Sistemas com alto X/R: sistemas AT e EAT (tensão igual ou superior a 230 kV), usinas geradoras. 
Mesmo para TC’s de bucha, caso sistema de EAT (TC’s de bucha de ATRs, TRs, Reatores) é 
altamente desejável núcleos TPY. Para TC’s de bucha de geradores também é altamente 
desejável em qualquer nível de kV. 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 26 de 58 
 
5. PROTEÇÃO DIFERENCIAL 
5.1 CONCEITO 
Na proteção de sistemas elétricos de potência, uma das funções mais utilizadas na proteção 
de equipamentos, máquinas, barras ou na proteção de linhas é a função DIFERENCIAL. 
Como o próprio nome indica, seu princípio de funcionamento baseia-se na comparação entre 
grandezas (ou composição de grandezas) que entram no circuito protegido e grandezas de 
mesma natureza que saem do circuito protegido. 
 
Equipamento, Máquina, Barra
ou Circuito Protegido
Grandezas ou
composição de
grandezas que
ENTRAM
Grandezas ou
composição de
grandezas que SAEM
Função
DIFERENCIAL
Comparação das Grandezas segundo
critério estabelecido pelo princípio de
medição
Dentro de uma mesma SE:
- Cabos de cobre
- Fibra óptica
Entre Subestações:
- OPLAT
- Microondas (rádio)
- Fibra óptica / dielétrico
- Fio Piloto
- OPGW
 
Princípio da Proteção Diferencial 
No caso de se apurar diferença entre grandezas comparadas, descontando-se os aspectos 
esperados das condições de contorno como erros de TC´s, defasamentos angulares e 
diferenças de potencial entre os lados comparados, pode-se concluir quanto à existência de 
anormalidade no componente protegido. 
A função DIFERENCIAL é utilizada na proteção de transformadores, equipamentos de 
compensação reativa, máquinas rotativas, sistemas de barramentos, cabos e linhas de 
transmissão. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 27 de 58 
 
5.2 PROTEÇÃO DE BARRAS – 87B 
Os seguintes são os requisitos básicos para uma proteção diferencial de barras: 
• Deve considerar os efeitos de erros de precisão nos TC’s utilizados para conexão da 
proteção. 
• Preferencialmente não deve exigir TC’s com características especiais, diferentes 
daqueles comumente aplicados em sistemas de AT e EAT. 
• Deve manter a estabilidade (não atuar) para curto-circuito externo à área protegida, 
mesmo com saturação de TC. 
• Deve ter rápida atuação para curto-circuito interno (zona de proteção), mesmo para 
aquelas faltas de baixa corrente.• Deve ser seletiva quando às zonas de proteção, conforme mostrado anteriormente para 
barras simples e duplas, com ou sem barra de transferência, adaptando-se 
automaticamente à topologia do esquema de barramento. 
• Deve ter concepção adequada para minimizar o risco de atuações acidentais (muito 
importante). 
A proteção considera todos os terminais que chegam ou saem da barra ou do sistema de 
barramentos, adquirindo os valores respectivos de corrente através de TC’s, que estão todos 
no mesmo nível de tensão. 
Eletricamente o sistema de barramento corresponde a um nó e a proteção diferencial faz a 
verificação de “Kirschoff” para ver sé há falta interna ou não. 
Para a maior parte das proteções convencionais, a preferência é que todos os TC’s tenham a 
mesma relação de transformação. Para relés numéricos de tecnologia digital pode-se fazer o 
condicionamento dos dados de cada TC e há muita flexibilidade quanto a este aspecto. 
Além disso, as proteções numéricas possuem recursos para aumentar a confiabilidade contra 
atuações acidentais e correta atuação mesmo com TC saturado. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 28 de 58 
 
5.2.1 Tipo Simples Balanço de Corrente 
Uma proteção que utilizasse um simples relé de sobrecorrente para medir a corrente 
diferencial seria chamada de “simples balanço de corrente”. A corrente diferencial seria a 
soma de todas as correntes medidas com base numa referência única (polaridades 
coerentes): 
IDiferencial = ∑(IA + IB + IC + .... IX) 
Observa-se que mesmo em condições normais de carga, sem curto-circuito, haveria corrente 
diferencial devido a erros nos TC’s. Chamando de IA a corrente que “entra” num trecho 
protegido e IB a corrente que “sai”, a corrente diferencial (Id) seria: 
Carga ou
Curto Externo
Equipamento ou
Área Protegida
ID= Existe, devido a
erro de TC 
Corrente Diferencial – Lei de Kirschoff 
Em condição normal de carga, o erro pode não ser muito grande, mas numa condição de 
curto circuito, esse erro seria amplificado. 
Assim, esse relé de sobrecorrente que mediria ID teria que ser ajustado com um valor 
relativamente alto, o que impediria que a proteção tivesse sensibilidade para curtos internos 
de baixa corrente. 
Esse esquema de simples balanço de corrente foi tentado apenas nos primórdios da 
tecnologia de Proteção (primeira metade do século 20), ou adotado apenas em esquemas 
improvisados na falta de outros melhores. 
No Brasil existem, ainda, subestações muito antigas que utilizam esse tipo de esquema 
(Média Tensão / Tensão de Distribuição). 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 29 de 58 
 
5.2.2 Proteção Diferencial do Tipo Percentual 
O chamado princípio “diferencial percentual” tem a finalidade de permitir uma proteção 
sensível para curtos-circuitos internos à área protegida, apresentando, ao mesmo 
tempo, uma boa estabilidade para curtos-circuitos externos, mesmo com erros de 
transformação nos TC’s (em condição de curto pode chegar a 10% cada TC). O 
princípio está ilustrado na figura a seguir: 
Carga ou
Curto Externo
Equipamento ou
Área Protegida
IA IB
ID
BA IIstrição +=Re
( )∑ += BA IIOperação
rr
o
 
Princípio da Função Diferencial Percentual 
As correntes |IA| + |IB| no circuito de restrição (r) tendem a RESTRINGIR a atuação do 
relé. A corrente diferencial (IA + IB) pelo circuito de operação (o) tende a OPERAR o 
relé e é ajustado num valor percentual com relação à restrição. 
Para um curto externo, com grande corrente diferencial, a restrição também seria 
grande, com o valor percentual da corrente diferencial não atingindo o valor de atuação. 
Para um curto interno, a restrição continuaria grande, mas percentualmente a corrente 
diferencial seria grande, e a proteção atuaria. 
O esquema acima foi desenhado para uma “barra” com dois circuitos e com uma 
representação eletromecânica, apenas para mostrar o princípio. As modernas 
proteções numéricas também utilizam, amplamente, o princípio diferencial de 
“Operação vs. Restrição”, sobre um valor percentual ajustado. 
O módulo da soma das correntes seria a corrente de Operação e a soma dos 
módulos da corrente seria a corrente de Restrição. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 30 de 58 
 
Num gráfico, teríamos: 
ID
Restrição
Zona de
Restrição
Zona de
Operação
ID_Mínima
Operação
 
Característica da Proteção Diferencial Percentual 
Em condição onde há possibilidade de saturação total de um TC (por exemplo, em 
sistema de EAT próximo a grande SE Geradora), uma proteção diferencial percentual 
sem maiores recursos para detectar essa condição de saturação poderia apresentar 
problema de estabilidade. 
Nos relés digitais, foram implementadas medidas especiais para detecção da 
saturação. 
Na proteção diferencial percentual são importantes dois ajustes: 
ID_Minima 
Mínima corrente diferencial de atuação que pode ser expressa em % do TC que 
representa a RTC do conjunto – é adotado TC de maior relação de transformação. 
Esse ajuste varia (na prática) entre 0,45 e 1,00 I/Inominal do TC, dependendo do valor 
total de curto circuito na barra. 
ID_Alta Intensidade 
Ajuste de corrente DIFERENCIAL, acima da qual não se usa restrição percentual nem 
restrição por harmônicas. Operação como diferencial de balanço de corrente 
(sobrecorrente instantânea). 
ID_Alarme TC 
Mínima corrente diferencial que pode ocorrer em condição de carga, com secundário do 
TC aberto. Quando um secundário do TC abre, a corrente diferencial teórica será a 
corrente de carga que existia no secundário aberto. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 31 de 58 
 
Como a carga pode ser mínima, esse ajuste deve: 
• Ser menor (bem menor) aque a corrente diferencial mínima de atuação. 
• Ser maior que erros esperados de TC, mesmo em carga pesada. 
Como os erros esperados em carga são da ordem de 1 a 3% do valor nominal do TC a 
plena carga, o ajuste deve ser superior a isso. 
Um ajuste superior a 5% (acima da faixa de erros do TC) e inferior a 10% do TC é 
adequado. 
5.2.3 Proteção Diferencial de Alta Impedância 
A chamada proteção de “alta impedância” é indicada onde há possibilidade de 
saturação completa de TC e se deseja, mesmo assim, estabilidade da proteção 
diferencial para curto-circuito externo à área protegida. 
Seu princípio de funcionamento se baseia nas seguintes premissas: 
• Quando um TC está totalmente saturado, o seu circuito secundário pode ser 
representado por um valor resistivo, sem imposição de corrente pelo seu lado 
primário. 
• A corrente diferencial resultante da situação percorre o circuito diferencial e também 
o circuito secundário desse TC saturado. 
Nessas condições, haveria uma divisão de corrente, em circuitos resistivos. A figura a 
seguir ilustra o mencionado: 
∆V
ID
Secundário de
TC totalmente
Saturado
R do
secundário do
TC
Divisor de
corrente
CURTO
EXTERNO
R
Ajustável
 
Princípio da Proteção de Alta Impedância 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 32 de 58 
 
Instala-se uma resistência ajustável no circuito diferencial, de modo que a tensão 
através desse circuito diferencial tenha um determinado valor para um TC totalmente 
saturado como mostrado na figura. 
Se a proteção for ajustada para operar com valor de I para que a tensão através do 
circuito diferencial seja > ∆∆∆∆V, então ela será estável para curto externo, mesmo com 
um TC totalmente saturado. Para ajuste dessa proteção há necessidade de se 
conhecer: 
• Valor das resistências dos cabos secundários dos TC’s até a proteção (adota-se a 
maior resistência). 
• Valor da resistência do secundário do TC (valor de fábrica). 
• “Burden” (carga) imposta pelo relé. 
Para curto interno à área protegida, a possibilidade de saturação de TC é mínima. 
Então haverá grande corrente diferencial e a tensão através do circuitodiferencial será 
sempre maior que o ∆V ajustado. 
Esse tipo de proteção é muito utilizado para proteção de barras que não exija 
adequação para várias configurações de seccionadoras e barras. Isto é, é utilizado para 
barramentos dos tipos “disjuntor e meio” , “Dois Disjuntores” e “Barra Simples com 
Disjuntor de Seccionamento (com TC’s)”, sendo uma proteção (trifásica ou três 
monofásicos) para cada zona de proteção. 
As seguintes proteções, por exemplo, são de alta impedância: 
• Proteção 7VH80 e 7VH83 da Siemens. 
• Proteção SEL587Z da Schweitzer 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 33 de 58 
 
 
• Proteção P72x da Schneider 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 34 de 58 
 
5.3 MODOS DE INSTALAÇÃO DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL DE BARRAS 
Há dois tipos básicos de proteção de barras no que se refere ao modo de instalação: 
• Proteção com Instalação Centralizada 
• Proteção com Instalação Distribuída 
5.3.1 Instalação Centralizada 
A figura a seguir mostra o conceito de instalação centralizada de proteção diferencial. De 
barras. Trata-se do conceito que era utilizado antes mesmo do advento da proteção com 
tecnologia digital. 
Casa de Relés
Painel de Proteção
Diferencial de Barras.
Relés de Proteção de
Barras
Cablagem de
Cobre
 
Princípio da Instalação Centralizada 
Nota-se que há ampla utilização de cabos de cobre, seja para TC’s e TP’s como também 
para comando e controle de disjuntores e seccionadoras, o que pode ser bastante oneroso 
para instalações amplas e complexas, com grandes distâncias envolvidas. 
Há também o aspecto da interferência eletromagnética em cabos de controle, que podem 
percorrer grandes distâncias e que sempre são considerados nos projetos de cablagem. 
A utilização de cabos de cobre implica também no uso de painéis de interligação, sejam no 
pátio da subestação ou na casa de relés. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 35 de 58 
 
Entretanto, para proteção não complexa (tipo barra simples ou barras de esquema 
disjuntor e meio), esses aspectos relacionados à instalação centralizada podem não ser 
considerados como desvantagens, pelos custos envolvidos em outros itens. 
As seguintes proteções, por exemplo, são para instalação centralizada: 
• Proteção P740 (P741, P742/3) da Schneider 
• Proteção 7SS60 da Siemens. 
• Proteção SEL487B da Schweitzer.. 
5.3.2 Instalação Distribuída 
A figura a seguir mostra o conceito de instalação distribuída de proteção diferencial de 
barras. Trata-se de conceito que só foi possível implementar com o advento da tecnologia 
digital microprocessada e comunicação por fibras ópticas. 
Sala de Controle
Painel de Proteção
Diferencial de Barras.
FIBRA ÓPTICA
UNIDADE
CENTRALIZADA
Unidade
de Bay
Unidade
de Bay
Unidade
de Bay
Unidade
de Bay
Unidade
de Bay
CABLAGEM
COBRE
 
Princípio da Instalação Distribuída 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 36 de 58 
 
Nesse tipo de instalação, a aquisição de dados analógicos e cabos de controle de cobre 
percorrem distâncias relativamente curtas, uma vez que os painéis de aquisição são 
instalados no pátio, junto aos bays respectivos. 
A digitalização é feita localmente através das chamadas “Unidades de Bays”, com toda 
“inteligência” local já incorporada. Isto e, todo processamento possível de ser feito apenas 
com os dados locais, é feito nessa unidade de bay. Assim sendo, não apenas a instalação 
é distribuída como também o processamento é distribuído, o que contribui para a rapidez 
da proteção. 
Toda conexão entre os painéis de pátio e a “Unidade Central” da proteção é feita através 
de fibra óptica, eliminando os efeitos da interferência eletromagnética nessas conexões. 
A topologia do sistema de barramento, a cada instante, é adquirida através das Unidades 
de Bay (estados de seccionadoras e disjuntores respectivos) e as lógicas de desligamento 
dos disjuntores da zona de proteção onde se localiza a falta é feita em conjunto com a 
Unidade Central que recebe dados de todas as unidades descentralizadas, sendo tudo 
feito digitalmente. 
Geralmente a Unidade de Bay incorpora também as seguintes funções adicionais, 
opcionais ou não, dependendo do fabricante: 
− Função de Falha de Disjuntor, sendo que as lógicas de desligamento de disjuntores e 
transferência de sinais de disparo podem estar na Unidade Central. Essa incorporação 
pode trazer economia de escala. 
− Função de sobrecorrente. 
− Função de proteção para zona morta (“end fault”) 
− Outras. 
As seguintes proteções, por exemplo, são para instalação distribuída: 
• Proteção P740 (P741 + P742/3) da Schneider 
• Proteção 7SS522 + 7SS523 da Siemens. 
• Proteções REB670 e REB500 da ABB. 
• Proteção B90 da GE 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 37 de 58 
 
5.4 CONCEITO DE ZONA DE PROTEÇÃO 
Numa proteção diferencial, denomina-se zona de proteção (“Bus Zone”) toda região do 
barramento delimitada por medição de corrente (TC’s). cuja soma de correntes é zero em 
condições normais de carga ou curto-circuito externo. 
 
Zonas de Proteção 
Dependendo do modelo do relé, essa delimitação de zonas é feita por fase, considerando 
entradas monofásicas de todas as correntes envolvidas: 
 
Zonas de Proteção Discriminadas por Fase 
Há disponibilidade de N zonas de proteção e se utiliza conforme necessidade que depende 
da topologia do barramento. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 38 de 58 
 
5.4.1 Conceito de “Check Zone” 
Numa proteção diferencial, denomina-se zona de abrangente (“ CHECK ZONE”) uma 
zona que abrange todo o barramento da subestação, independente da existência de 
disjuntor de acoplamento de barras (“tie”) ou entre barras. Essa zona que soma as 
correntes que entram e saem da SE como um todo chama-se “check zone”. 
Ela existe para garantir seguranção à proteção de barra como um todo. Para o curto na 
barra 1 por exemplo, deve atuar função daquela zona e também o check zone. Caso atue 
apenas zona expecífica sem o check zone, é sinal de problema: 
 
Conceito de Check Zone 
Há situação que não há necessidade de ativar “check zone”, uma vez que a zona de 
proteção coincide com o check zone. Caso de barra simples sem “tie”: 
 
Check Zone Desnecessária 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 39 de 58 
 
5.4.2 Junção de Zonas 
Em certas situações, há necessidade de “juntar” as zonas de proteção estabelecidas e 
uma zona apenas, denominda “Zona Única”. Seria o caso, por exemplo, quando as 
seccionadoras das Barras 1 e 2 estiverem fechadas ao mesmo tempo – nessa situação, 
qualquer trip numa das barras desliga as duas. 
A zona única também é ativada enquanto há TRANSIÇÃO entre uma configuração de 
barras e outra, com uso do disjuntor de “tie” para substituir disjuntor de linha, por 
exemplo. Haverá momentos em que duas seccionadoras podem estar fechadas – e 
nesse momento ocorrer um curto-circuito na barra. 
5.5 CONFIGURAÇÃO DINÂMICA DA TOPOLOGIA 
Dependendo da posição de chaves seccionadoras em alguns tipos de barramentos, um TC 
pode estar em uma zona (por exemplo Barra 1) ou em outra zona (por exemplo Barra 2). 
Assim sendo, não é possível fixar de anteção a qual zona um determinado TC de uma 
unidade de bay pertence. 
As proteções possuem recursos que, dependendo da posição das seccionadoras, aquele TC 
(unidade de bay) deva ser dirigido a uma determinada zona. Um exemplo simples é a 
configuração com barramento principal e transferência, com disjuntor “tie”. Por exemplo: 
 
Barra Dupla / Transferência 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 40 de 58 
 
Dependendo da posição das seccionadoras X ou DP, cada TC (unidade de bay) estará 
configurada para a zona de proteção Barra P (secc. Xfechada) ou Barra T (Secc. DP 
fechada). 
5.5.1 Posição (Status) de Seccionadora 
A informação do status (posição) da seccionadora, se aberta ou fechada, é importante 
para a topologia do barramento em cada instante. 
Não se pode utilizar um simples contato secundário para essa informação. Mas MAIOR 
CONFIABILIDADE, os dois tipos de contato de cada seccionadora supervisionada (contato 
tipo a ou NA – normalmente aberta e contato tipo b ou NF – normalmente fechada): 
 
Toda proteção diferencial possui recurso interno (lógica interna) para determinação do 
status da seccionadora, com base na informação da posição de contatos NA e NF dessa 
seccionadora. 
Contato NA Contato NF Status – resultado da 
Logica Interna 
Pela Lógica Interna, para 
Proteção, considera-se 
1 0 Secc. FECHADA FECHADA 
0 1 Secc. ABERTA ABERTA 
1 1 Discrepância. Alarme. FECHADA (por segurança) 
0 0 Discrepância. Alarme. FECHADA (por segurança) 
 
Para a situação 0 / 0 ou 1 / 1 estabelecem posição “Fechada” para segurança. Alguns 
fabricantes permitem ajuste para determinar esse status. 
Por exemplo, o relé da SEL tem a seguinte lógica para seccionadora: 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 41 de 58 
 
 
5.5.2 Posição (Status) de Disjuntor 
Uma proteção de barras possui proteção para Zona Morta, isto é, proteção para ocorrência 
de faltas entre TC e seu disjuntor. 
Nesse caso, a informação do STATUS do disjuntor é importante, pois, quando há corrente 
com disjuntor aberto, significa que pode haver falta na ZONA MORTA (End Fault 
Protection) – nesse caso, é importante saber se o disjuntor está realmente fechado. 
Também se faa: 
 
 
A lógica depende de cada fabricante de relé. Por exemplo a SEL apresenta um SENSOR 
DE CORRENTE específico comparando com o status do disjuntor: 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 42 de 58 
 
 
Lógica: 
 
A Siemens também considera corrente, apresentando: 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 43 de 58 
 
5.5.3 Identificação da Zona de Proteção para o TC do Bay 
Cada ZONA DE PROTEÇÃO possui um ELEMENTO DIFERENCIAL que: 
• Recebe as correntes dos TCs conectados a esse Bay, 
• Calcula a corrente diferencial com base no princípio adotado pela 
proteção. 
• Determina se há falta interna ou não. 
• Pode usar recursos adicionais como elementos direcionais. 
Para determinar dinamicamente qual a zona de proteção do TC do bay, há necessidade de 
se fazer lógica de seccionadoras para o bay. Por exemplo: 
 
 
Não se recomenta usas Status de Disjuntor (se aberto ou fechado) para essa 
parametrização. Usar apenas a seccionadora imediatamente adjacente à barra 
considerada. O uso de mais informações reduz a confiabilidade geral da proteção de 
barras. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 44 de 58 
 
5.5.4 Análise das Zonas de Proteção 
Usando o exemplo acima, pode-se caracterizar as zonas de proteção da proteção de 
barras. Isto é, buscar subsídios para determinar a quantidade de barras que devem ser 
parametrizadas para a proteção. 
- Todos os TC’s estão posicionados no lado da linha. 
- O disjuntor de transferência possui TC’s e está equipado com uma unidade de 
posição específica. 
a) Curto-Circuito na Barra de Transferência 
Disjuntor de Transferência, substituindo um disjuntor do ATR. 
A situação seria a mostrada na figura a seguir: 
 
Falta na Barra de Transferência, com o disjuntor de transferência substituindo disjuntor do ATR. 
Deverão estar habilitadas todas as unidades de posição, inclusive a do disjuntor de 
transferência. 
Desde que sejam utilizadas as imagens das seccionadoras, a situação seria a seguinte: 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 45 de 58 
 
Barra P 
Unidade de posição da LT M1 = ativada (X fechada) 
Unidade de posição da LT M2 = ativada (X fechada) 
Unidade de posição da LT F = ativada (X fechada) 
Unidade de posição da LT Y = ativada (X fechada) 
Unidade de posição do disj. de transferência = ativada (Barra 1: Direta, X e Y fechadas) 
Falta: “EXTERNA” 
Barra T 
Unidade de posição do ATR = ativada para Barra P (BP fechada) 
Unidade de posição do disj. de transferência = ativada (Barra 2: inversa, X e Y fechadas) 
Falta: “INTERNA”. Falta localizada na Zona de Proteção “Barra T”. 
Haverá abertura do disjuntor de transferência substituindo o disjuntor do ATR. Haverá 
abertura do disjuntor do outro lado do ATR (por projeto). 
Com o fechamento da seccionadora BP, a proteção deve entender que o bay do TFA 
estará conectado na Barra T. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 46 de 58 
 
 Disjuntor de Transferência, substituindo um disjuntor do Bay M1: 
A situação seria a mostrada na figura a seguir: 
 
Falta na Barra de Transferência, com o disjuntor de transferência substituindo disjuntor da LT M1. 
A situação seria semelhante, com falta “EXTERNA” para a Barra P e interna para a Barra 
T. 
Haverá abertura do disjuntor de transferência substituindo o disjuntor da LT para M1. 
Deverá haver TDD para outra extremidade da LT (por projeto). 
Com o fechamento da seccionadora BP, a proteção deve entender que o bay M1 estará 
conectado na Barra T. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 47 de 58 
 
b) Curto-Circuito Externo 
Substituindo um disjuntor do ATR 
Ocorrerá uma situação conforme mostrada na figura a seguir: 
 
Falta Externa (LT M1), com o disjuntor de transferência substituindo disjuntor do ATR. 
Deverão estar habilitadas todas as unidades de posição, inclusive a do disjuntor de 
transferência. 
Desde que sejam utilizadas as imagens das seccionadoras, a situação seria a seguinte: 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 48 de 58 
 
Barra P 
Unidade de posição da LT M1 = ativada (X fechada) 
Unidade de posição da LT M2 = ativada (X fechada) 
Unidade de posição da LT F = ativada (X fechada) 
Unidade de posição da LT Y= ativada (X fechada) 
Unidade de posição do disj. de transferência = ativada (Barra 1: Direta, X e Y fechadas) 
Falta: “EXTERNA” 
Barra T 
Unidade de posição do ATR = ativada para Barra P (BP fechada) 
Unidade de posição do disj. de transferência = ativada (Barra 2: inversa, X e Y fechadas) 
Falta: “EXTERNA”. Falta localizada fora da Zona de Proteção “Barra T”. 
Não há atuação da Proteção Diferencial de Barras. 
Com o fechamento da seccionadora BP, a proteção deve entender que o bay do TFA 
estará conectado na Barra T. 
c) Curto-Circuito Interno na Barra P 
Ocorrerá uma situação conforme mostrada na figura a seguir: 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 49 de 58 
 
 
Figura 5.1 – Falta Interna na Barra P em situação normal. 
Deverão estar habilitadas todas as unidades de posição. 
A unidade do disjuntor de transferência estará desativada (X e/ou Y abertas). 
 Desde que sejam utilizadas as imagens das seccionadoras, a situação seria a seguinte: 
Barra P 
Unidade de posição da LT M1 = ativada (X fechada) 
Unidade de posição da LT M2 = ativada (X fechada) 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Barras 50 de 58 
 
Unidade de posição da LT F = ativada (X fechada) 
Unidade de posição da LT Y= ativada (X fechada) 
Unidade de posição do bay ATR 138 = ativada (X fechada) 
Unidade de posição do disj. de transferência = desativada 
Falta: “INTERNA” 
Barra T 
Desativada (Sem disjuntor BP fechado) . 
d) Conclusão 
- As duas barras P (1) e T (2) devem ser configuradas como zonas de proteção distintas. 
- A proteção da barra T (2) estará ativa quando uma das seccionadoras BP estiver 
fechada (configurando a sua unidade de posição na “Barra 2”, e quando Y do disjuntor 
de transferência estiver fechada.NOTA: Caracterizando a barra T como uma zona de proteção, haverá seletividade quando 
de curto na barra T. Deverá haver abertura do disjuntor de transferência e também 
transferência de disparo para a outra extremidade (no caso de LT) ou para o lado do ATR, 
quando o disjuntor de transferência estiver sendo usado para substituir disjuntor titular. 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção End Fault 51 de 58 
 
6. PROTEÇÃO DE ZONA MORTA – END FAULT PROTECTION 
6.1 CONCEITO 
Para qualquer instalação, existe uma região entre o Disjuntor do bay e seu RESPECTIVO TC. 
Essa região chama-se “Zona Morta” – e pode ocorrer um curto-circuito nessa zona. 
Configuração Convencional de Barras 
 
Se disjuntor de transferência fechado, nesse caso: 
 
Disjutor e Meio: 
 
 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção End Fault 52 de 58 
 
6.2 PROTEÇÃO 
6.2.1 Caso Não Exista Proteção de Zona Morta 
Não existindo proteção específica de Zona morta, o curto-circuito nessa zona pode ser 
detectado pela proteção de RETAGUARDA extremidade oposta (no caso de LT) ou 
proteção de sobrecorrente de retaguarda (no caso de TR): 
 
6.2.2 Proteção de Zona Morta (“End Fault Protection”) 
Para cada zona morta, para efetuar a Proteção End Fault, deve: 
- Haver sensor de sobrecorrente que deve determinar se há ou não corrente no disjuntor. 
- Haver informação de posição (“status”) do disjuntor. 
- Haver uma lógica específica. 
 
As proteções diferenciais de barras possuem essa função de EFP, que devem ser 
parametrizadas e ativadas. 
Para o disjuntor central de um esquema disjuntor e meio, deverá ser feito esquema 
específico. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Falha de Disjuntor 53 de 58 
 
7. PROTEÇÃO DE FALHA DE DISJUNTOR 
7.1 CONCEITO 
Trata-se de uma função que tem a finalidade de detectar falha de abertura de disjuntor 
quando de um comando automático de desligar. O disjuntor é parte integrante do sistema de 
proteção, sendo que sua função é, através do seu desligamento, isolar o componente ou 
trecho sob falha ou sob anormalidade. 
No caso de ocorrência de não desligamento quando de um comando dado por uma proteção, 
haverá necessidade imediata de desconectar outros disjuntores cujos circuitos alimentam 
diretamente o disjuntor defeituoso. Estes outros disjuntores podem estar na mesma 
subestação ou em uma subestação remota. 
Na figura a seguir, ocorrendo falha de abertura do disjuntor A, o esquema desliga os 
disjuntores D, B e C da subestação e deve, obrigatoriamente, transmite sinal de disparo 
direto para o disjuntor X da subestação remota. 
A
B
C
D
 X
Via Teleproteção
Transferência de
Disparo
 
Esquema Falha de Disjuntor. Exemplo 01. 
Na figura a seguir, ocorrendo falha de abertura do disjuntor A, o esquema desliga os 
disjuntores de todas as máquinas geradoras e o disjuntor B da subestação e transmite sinal 
de disparo para o disjuntor X da subestação remota. 
A X
B
 
Esquema Falha de Disjuntor. Exemplo 02. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Falha de Disjuntor 54 de 58 
 
Observa-se que a configuração dos disjuntores influi diretamente nas conseqüências da 
falha de um disjuntor. A configuração mais favorável entre os mostrados nos exemplos é 
aquela denominada “disjuntor e meio”, que preserva, em grande parte, a continuidade do 
serviço. 
Há, evidentemente, situações onde não é necessária a transmissão de sinal de disparo 
direto como mostram as figuras a seguir: 
BF
Falha de
Disjuntor
 
Figura 7.1 – Esquema Falha de Disjuntor. Exemplo 03. 
BF
Falha de
Disjuntor
 
Esquema Falha de Disjuntor. Exemplo 04. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Falha de Disjuntor 55 de 58 
 
7.2 PROTEÇÃO DE FALHA DE DISJUNTOR 
O esquema básico de falha de disjuntor é mostrado na figura a seguir: 
Proteção de
Linha ou de
Equipamento
OU
E
50BF
OU
Abertura do
Disjuntor
Abertura de Todos
os Disjuntores que
Alimentam a Falta
Timer (62)
Esquema Lógico
Diagrama Funcional
+
-
62
BF 86
BF
50BF
50BF
Proteção
62BF
 
Esquema Básico de Falha de Disjuntor 
Após a atuação da proteção, desde que o sensor de corrente 50BF ainda detecte a existência 
de corrente (disjuntor não abriu), conta-se um tempo através do temporizador 62BF 
(geralmente 0,3 s) e se aciona o esquema de desligamentos na subestação e a transferência 
direta de sinal para o disjuntor da outra extremidade (ser for o caso). 
No caso de proteção de transformador de potência, há possibilidade de atuação de 
proteção do mesmo para faltas insipientes ou por dispositivo de proteção inerente. Neste 
caso e em caso de pouquíssima carga, não haveria corrente suficiente para acionar o sensor 
50BF. Nesse caso se utiliza uma variação do esquema anterior, acrescentado contato tipo NA 
(tipo a) do disjuntor supervisionado, conforme se mostra funcionalmente, a seguir: 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Falha de Disjuntor 56 de 58 
 
 
Esquema FUNCIONAL de Falha de Disjuntor de Tranformador 
O mesmo esquema pode ser representado de modo lógico, como mostra a figura a seguir: 
Proteção de LT
ou do
REATOR
OU
E
50BF
OU
Abertura do
Disjuntor
Abertura de Todos
os Disjuntores que
Alimentam a Falta
Timer (62)
Esquema Lógico
E
OU
Contato NA (tipo a)
do Disjuntor
supervisionado
 
Esquema LÓGICO de Falha de Disjuntor de Tranformador 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Falha de Disjuntor 57 de 58 
 
7.3 OPÇÕES DE APLICAÇÃO 
O usuário tem duas alternativas para aplicação do esquema BF (falha de disjuntor): 
• Utilizar relés específicos para a função. 
• Utilizar funções incorporadas em proteções multifuncionais de distância, sobrecorrente ou 
diferenciais. 
A existência ou não da função BF incorporada em proteções multifuncionais depende da 
especificação do usuário, que optará por essa solução. 
Para disjuntores do sistema de EAT (345 kV e superiores), costuma-se utilizar proteção 
específica de Falha de Disjuntor para cada disjuntor. Para disjuntores dos demais níveis de 
tensão podem-se, opcionalmente, utilizar funções de falha de disjuntor (50BF + 62BF) 
incorporadas em proteções multifuncionais. 
Para esquema de “disjuntor e meio” ou “dois disjuntores”, eventualmente se faz obrigatória à 
utilização de relés específicos, uma vez que cada disjuntor deve ter seu respectivo sensor 
de corrente, sendo que a proteção da LT utiliza a somatória das correntes dos dois TC’s da 
saída de LT, como mostra a figura a seguir: 
Proteção
de Linha
Proteção
de Trafo
50BF 50BF50BF
Transformador Linha
 
Falha de Disjuntor. Conexão dos sensores por disjuntor. 
Alguns fabricantes já pensam em lançar ou já lançaram proteções de LT para duas entradas 
trifásicas de corrente, com sensor 50BF para cada entrada. Entretanto, a solução de relé 
específico também é atrativa, uma vez que em EAT se utilizam proteções Primárias e 
Alternadas, o que levaria a um excesso de funções multifuncionais, o que também por se 
tornar um complicador. 
No caso de relés específicos, dependendo do fabricante, há opção não apenas da função 
de Falha de Disjuntor (BF) como também de outras funções de monitoramento do 
disjuntor, o que pode ser constatado na documentação técnica de cada fornecedor / 
fabricante de relé de proteção. 
 
CURSO DE PROTEÇÃO 
BARRAMENTO E FALHA DE DISJUNTOR 
 
 
Proteção de Falha de Disjuntor 58 de 58 
 
7.4 O SENSOR DE CORRENTE 50BF 
É sempre desejável que o sensor de corrente 50BF detecte correntes de fase e também de 
terra, para que o mesmo tenha sensibilidade suficiente para curtos a terra com baixa 
corrente. 
Para linhas de transmissão há necessidade de haver segregação de fases para o sensor 
50BF, isto é, tenha um para cada fase, de modo que a eventual falha de disjuntor seja 
discriminada por fase. Issoé necessário para linhas onde se deseja utilizar esquema de 
religamento automático monopolar. 
A unidade 50BF necessita ser ajustado de tal modo que detecte a EXISTÊNCIA DE 
CORRENTE no disjuntor respectivo. Em algumas instalações, essas correntes podem ser 
inferiores à corrente de carga (para sensores de fase). Neste caso, pode-se manter esses 
ajustes inferiores à carga (funções digitais), portanto com o elemento 50BF constantemente 
atuado em condição de carga.