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AUTOMAÇÃO DE SUBESTAÇÕES DE
TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO
Disciplina: Proteção de Sistemas Elétricos
Professor : Júlio César Marques de Lima
Relé de Sobrecorrente
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relembrando...
3
 Classificação dos relés quanto ao tipo da grandeza de
atuação:
 Corrente
 Tensão
 Potência
 Frequência
 Pressão
 Temperatura
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
4
 Classificação dos relés quanto à função de proteção:
 Sobre e subcorrente
 Tensão ou potência
 Direcional de corrente ou potência
 Diferencial
 Distância
 Etc.
Relembrando...
 Quanto ao tempo de atuação:
 Instantâneos (sem retardo proposital);
 Temporizados (mecânica, elétrica ou
eletronicamente).
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norma brasileira para medições de malha de aterramento

nbr's
Qualidades Requeridas de um Relé
5
 Rapidez (razões de estabilidade do sistema) o quanto
possível, independentemente do valor, natureza e
localização do defeito;
 Simplicidade (confiabilidade) e robustez (efeitos
dinâmicos da corrente de defeito) o quanto possível;
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Baixo consumo próprio (especificação dos redutores
de medida);
 Alta sensibilidade e poder de discriminação (a
corrente de defeito pode ser inferior à nominal e a
tensão quase anular-se);
Qualidades Requeridas de um Relé
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
6
7
 Possuir contatos firmes (evitando centelhamento e
ricochetes que conduzem a desgaste prematuro, isso
para relés eletromecânicos);
 Manter sua regulagem/precisão, independentemente
da temperatura exterior, variações de frequência,
vibrações e campos externos, etc.
Qualidades Requeridas de um Relé
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Critérios de Existência de Falta
e seus Efeitos
8
• Por definição, defeito ou falta é o termo usada para
denotar um acidental afastamento das condições normais
de operação. Assim, um curto circuito ou condutor
interrompido constituem uma falta.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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9
 Um defeito modifica mais ou menos profundamente as
tensões e as correntes próprias ao órgão considerado.
Logo as grandezas atuantes sobre os relés deverão ser
ligadas, obrigatoriamente, àquelas alterações de
modulo e/ou argumento das correntes e tensões.
Critérios de Existência de Falta
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IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
10
 Um curto-circuito traduz-se por:
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Critérios de Existência de Falta
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IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
11
 Aparecimento das componentes de sequência
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 Um curto-circuito traduz-se por:
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Critérios de Existência de Falta
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Relé de Sobrecorrente - Definição
12
 São todos os relés que atuam para uma corrente
maior que a do seu ajuste.
 Uma função de proteção de sobrecorrente pode ser
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13
 Ocorrendo uma anomalia no sistema, de modo que o
parâmetro sensível do relé ultrapasse o seu ajuste, o
mesmo atua.
 Por exemplo: no caso de relé de sobrecorrente,
quando a corrente de curto-circuito ultrapassa a
corrente de ajuste do sensor do relé, o mesmo atua
instantaneamente ou de maneira temporizada,
conforme a necessidade.
Relé de Sobrecorrente - Definição
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
14
 Formas de parametrização nos relés:
 Tracionamento na mola
 Variação de entreferro
 Mudança de tap's na bobina magnetizante
 Variação de elementos no circuito
 Controle por software.
Ajuste da Corrente de Pick-up
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste da Temporização
Relé de Disco de Indução
15
• Ajuste via alavanca de tempo:
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
16
Relé de Sobrecorrente
Curvas características de Operação
Relé Eletromecânico:
 Eixo das abscissas (x):
 Valor múltiplo da corrente de
curto-circuito.
 Eixo das coordenadas (y):
 Tempo de operação
 Curva (Time Dial Setting):
 Ajuste para obtenção do
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IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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17
 O relé de sobrecorrente de característica temporizada
pode ter diferentes inclinações nas suas Curvas:
Relé de Sobrecorrente
Curvas características de Operação
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
18
 Para uma boa coordenação (seletividade) dos sistemas
de proteção, o ideal é que todos os relés tenham a
mesma característica de inclinações das curvas. Desse
modo, torna-se mais fácil obter a coordenação desejada
e garantir a correta operação dos equipamentos para
todas as correntes de curtos-circuitos do sistema.
Relé de Sobrecorrente
Curvas características de Operação
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente
Ajuste de Tempo de Operação
19
 Quanto ao tempo de atuação, possuem curvas características
de dois tipos: de tempo definido e de tempo dependente
 De tempo definido:
 Uma vez ajustados o tempo
de atuação (ta) e a corrente
mínima de atuação
(IMIN,AT), o relé irá atuar
neste tempo para qualquer
valor de corrente igual ou
maior do que o mínimo
ajustado.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
20
 Para essa característica de
operação, não se escolhe
o tempo de atuação, mas
sim a sua curva de
atuação.
Relé de Sobrecorrente
Ajuste de Tempo de Operação
 De tempo dependente:
 A escolha da curva, parte do processo de ajuste do
relé, depende das características e necessidades do
estudo de coordenação dos relés presentes na
proteção na qual estão inter-relacionados.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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21
• A coordenação (seletividade) é construída através de uma
cadeia (“escada”) de tempos diferentes para a mesma
corrente de curto-circuito;
Relé de Sobrecorrente
Ajuste de Tempo de Operação
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
22
 As curvas de tempo dependente mais comuns são
classificadas em três grupos: Normalmente Inversa (NI),
Muito Inversa (MI) e Extremamente Inversa (EI),
conforme abaixo.
Relé de Sobrecorrente
Curvas de Operação
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
23
• Algumas curvas são definidas, por normas (IEC,
ANSI/IEEE, etc.), a partir de equações exponenciais do
tipo:
Relé de Sobrecorrente
Curvas de Operação
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
24
 Em um relé eletromecânico, a alteração do TAP implica
na alteração da quantidade de espiras. Essas espiras, ao
serem circuladas por uma dada corrente geram uma
f.e.m. capaz de girar o disco e assim ocasionar o
fechamento dos contatos que levam a abertura do
disjuntor .
 O ajuste da Ipickup de um relé de sobrecorrente
eletromecânico se dá pela definição do seu tape:
Ipick up = TAP do relé
Relé de Sobrecorrente
Ajuste de Pick-up
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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é um materia importante para.
25
 Para os relés digitais, os ajustes referentes à função de
sobrecorrente (Ipickup, curva, etc.) são feitos através da
digitação de valores previamente calculados ou seleção
de opções oferecidas diretamente no software de
parametrização do relé.
Relé de Sobrecorrente
Ajama uste de Pick-up
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
26
 No relé eletromecânico o ajuste da corrente de atuação é
feito escolhendo o Tap sobre a bobina magnetizante do relé.
No Tap correspondente, o relé fica no seu limiar de
operação, desta forma a corrente de atuação do relé
corresponde ao seu Tap.
Relé de Sobrecorrente
Ajuste de Pick-up (Tap)
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
27
 TAP: define a corrente de pick-up do relé e deve
permitir uma margem de sobrecarga sobre a corrente
nominal: TAP ≥ (1,5 Inom) / RTC
Relé de Sobrecorrente
Ajuste de Pick-up (Tap)
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
28
Múltiplo da Corrente de Curto-
Circuito e Curva de Tempo
 Para se estabelecer o quanto a corrente de defeito é
maior que a corrente de pick-up, foi convencionalmente
utilizado o termo Múltiplo “M” do relé.
 O Múltiplo “M” indica quantas vezes a corrente de
curto-circuito no secundário do TC é maior que o tap
escolhido no relé.
TapeRTC
I
Tape
I
M CC_primCC_sec


IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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x
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29
 A Curva de Tempo (Time Dial ou TMS) deve ser
determinada de modo a assegurar coordenação com as
proteções adjacentes.
Múltiplo da Corrente de Curto-
Circuito e Curva de Tempo
 O ajuste é feito de modo a garantir que a proteção do
componente sob defeito atue em primeira instância,
desligando o componente sob defeito.
 Ao mesmo tempo são verificados os sistemas de
proteção que devem atuar coordenadamente com a
proteção do componente sob defeito, garantindo
proteção de retaguarda em caso de falhas.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
30
• As curvas de tempo-dependente dos relés são dadas a
partir de Múltiplos de 1,5 que corresponde a um torque do
relé 50% superior ao torque para o do limiar de operação
Múltiplo da Corrente de Curto-
Circuito e Curva de Tempo
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
31
 Múltiplo igual a 1 (M=1):
Corresponde a uma corrente de operação exatamente
igual a corrente do seu Tap. Portanto, nesta situação, o
relé está no seu limiar de operação
Múltiplo da Corrente de Curto-
Circuito e Curva de Tempo
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
• Múltiplo entre 1 e 1,5 (1<M<1,5):
O relé opera com um pequeno torque, não produzindo
um bom desempenho no fechamento do seu contato e
não garantindo eficiência na atuação da proteção.
Múltiplo da Corrente de Curto-
Circuito e Curva de Tempo
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
32

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33
• Múltiplo maior que 1,5 (M>1,5):
De modo geral os fabricantes garantem que o tempo de
atuação ocorre sobre a curva ajustada. Para evitar que o
relé atue entre os múltiplos 1 e 1,5, deve-se ajustar o relé
para que atue satisfazendo a inequação:
Múltiplo da Corrente de Curto-
Circuito e Curva de Tempo
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
34
 Exemplo: Curva Normal Inversa (NI).
Múltiplo da Corrente de Curto-
Circuito e Curva de Tempo
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
35
 Exemplo: Curva Normal Inversa (NI).
Múltiplo da Corrente de Curto-
Circuito e Curva de Tempo
 Por norma, essas curvas são traçadas para valores do
múltiplo (m) variando, geralmente, de 1,5 a 20, em um
sistema de eixos ortogonais com escala log x log.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
36
Um relé IAC 51 (GE), de característica de operação NI
possui os seguintes ajustes:
- RTC = 600-5 A
- TAP = 5,0 A
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Qual o tempo de atuação do relé para uma corrente de
curto-circuito de 3600 A?
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37
Solução:
-Pick-up Ajustado:
Ipick-up = TAP x RTC
Ipick-up = 5,0 x 600/5 = 600 A
- Múltiplo da corrente de curto-circuito:
M = Icc / Ipick-up = Icc/TAP x RTC
M = 3600/5,0 x 120
M = 6,0
-Na curva do relé IAC 51, M= 6,0 e DIAL = 4,0:
-Top = 1,2 segundos
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38
Um relé IAC 53 (GE), de característica de operação MI
deve ser ajustado para operar em 0,9 segundos para uma
corrente de curto-circuito de 3840 A.
Sabendo-se que o relé é alimentado por uma RTC = 800-5
A e que seu ajuste de pick-up secundário é 4,0 A, qual o
ajuste do Dial de Tempo (DT)?
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IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
39
Solução:
-Pick-up Ajustado:
Ipick-up = TAP x RTC
Ipick-up = 4,0 x 800/5 = 640 A
- Múltiplo da corrente de curto-circuito:
M = Icc / Ipick-up = Icc/TAP x RTC
M = 3840/640
M = 6,0
-Na curva do relé IAC 51, M= 6,0 e top = 0,9 segundos:
- DT = 4
Atividade Prática No. 2
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
40
Na curva do relé IAC51 encontre o tempo de operação do
relé para:
 Múltiplo 10, Dial = 2
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O documento discute os critérios e métodos para dimensionamento correto de condutores elétricos, incluindo: (1) critério da ampacidade para determinar a seção dos condutores, (2) critério da queda de tensão, e (3) critério de proteção contra curto-circuito. O dimensionamento correto deve atender a esses três critérios para garantir segurança e desempenho do sistema elétrico.

41
Nomenclatura e identificação das
Funções de Sobrecorrente
 As funções de sobrecorrente são identificadas pelas
seguinte nomenclatura:
 ANSI 50 – Relé de Sobrecorrente não-direcional
instantâneo
 ANSI 51 - Relé de Sobrecorrente não-direcional
temporizado
 ANSI 67 - Relé de Sobrecorrente direcional
(Temporizado – 67T; Instantâneo – 67I)
 Essas funções de proteção podem ser aplicadas à
proteção contra defeitos entre fases ou à terra,
principalmente em linhas de transmissão.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
42
 Os relés de sobrecorrente são compostos por duas
unidades: instantânea e temporizada. Nos esquemas
elétricos que representam equipamentos de proteção,
estas recebem os números 50 e 51,respectivamente;
 A unidade 50, atua instantaneamente ou segundo um
tempo previamente definido. Já a unidade 51, pode
atuar com curvas de tempo dependente ou de tempo
definido.
Nomenclatura e identificação das
Funções de Sobrecorrente
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
43
 As unidades temporizadas ou de tempo dependente
permitem dois tipos de ajustes: corrente mínima de
atuação e curva de atuação.
 As unidades instantâneas trabalham com dois ajustes:
corrente mínima de atuação e tempo de atuação
(tempo previamente definido).
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Nomenclatura e identificação das
Funções de Sobrecorrente
44
• Unidade 51 de fase:
 Quando o relé for instalado no circuito
alimentador da subestação, sua corrente
mínima de atuação deverá ser maior que a
corrente de carga máxima multiplicada por um
fator de sobrecarga (k)e dividida pela
respectiva RTC
 Ajuste da Corrente Mínima de Atuação
Relé de Sobrecorrente
Critérios Gerais de Ajuste
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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45
 Unidade 50 de fase:
 O nome instantâneo indica que o relé é
propositalmente não temporizado e nem tem
característica temporizada
 Os relés instantâneos não são na essência da palavra
instantâneos, mas o seu tempo é o correspondente ao
da movimentação dos seus mecanismos de atuação
Relé de Sobrecorrente
Critérios Gerais de Ajuste
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
46
 O tempo de atuação da unidade 50 depende do
projeto, tipo e fabricação. Os relés eletromecânicos
mais rápidos atingem 2,3 ciclos e os eletrônicos 0,7
ciclos.
Relé de Sobrecorrente
Critérios Gerais de Ajuste
 Unidade 50 de fase:
 Já o ajuste da corrente mínima de operação deve levar
em conta a possibilidade de “descoordenação” com as
proteções do disjuntor a jusante devido a erros de
discriminação e assimetria introduzida pela corrente de
curto-circuito.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
47
 Dessa forma, o ajuste da corrente mínima de operação
da unidade 50 deve ser limitado, tomando o nível de
curto-circuito entre 80% e 90% da LT a ser protegida.
Relé de Sobrecorrente
Critérios Gerais de Ajuste
 Unidade 50 de fase:
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
48
 O relé de sobrecorrente eletromecânico de disco de
indução, incorpora uma unidade temporizada (51) e uma
unidade instantânea (50).
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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49
 No eixo do disco de indução do relé há um contato móvel,
cujo contato fixo está em paralelo com o contato fixo da
unidade instantânea;
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
50
 O ajuste do instantâneo é feito em relação ao Tap
escolhido do relé correspondente a sua unidade
temporizada.
 Verificação da atuação do relé 50/51:
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
51
 A atuação da Unidade Temporizada do relé (51),
observando os seus ajustes na curva tempo x corrente,
se dará quando:
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
52
 Atuará a Unidade Instantânea 50 se:
 Unidade instantânea não é temporizada, e para evitar
“descoordenações”, o seu ajuste é estabelecido de modo
que não alcance a zona de proteção dos relés a jusante.
 De modo geral ajusta-se a corrente de pick-up do
elemento instantâneo para um curto-circuito trifásico
entre 80 e 90% da linha de transmissão protegida:
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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53
 Portanto, para qualquer curto-circuito trifásico entre
o ponto da instalação do relé 50/51 e o ponto de
85% da Linha de Transmissão, atuará a unidade
instantânea 50.
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
54
 Um relé de sobrecorrente temporizado de tempo
definido com elemento instantâneo tem sua curva
tempo x corrente apresentada
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
55
 A relação do TC (RTC) que alimenta um relé deve
atender aos seguintes requisitos:
 A corrente nominal primária do TC deve ser maior
do que a razão entre o curto-circuito máximo (no
ponto da instalação) e o fator de sobrecorrente do
TC (FS). Geralmente, FS=20
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51 (RTC)
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
56
 A corrente nominal primária do TC deve ser
maior do que a máxima corrente de carga a ser
considerada:
 A máxima corrente de carga a ser considerada
deverá levar em conta máxima corrente de carga
da subestação, inclusive as possibilidade de
transferências.
Relé de Sobrecorrente Eletromecânico
50/51
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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Esquema básico da proteção de sobrecorrente
57
 A vantagem desse esquema é que, para qualquer tipo
de curto-circuito, haverá, no mínimo, dois relés sendo
percorridos pela corrente de curto-circuito.
Diagrama Unifilar
Relé de Sobrecorrente 50/51
Esquema de Ligação
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Também conhecido como relé de sobrecorrente de
sequência zero, possui o seguinte esquema de
ligação:
Relé de Sobrecorrente de Neutro
50/51N
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
59
 Aplicando – se a lei de Kirchhoff no nó tem-se:
 A soma das correntes
corresponde somente à
sequência zero:
Relé de Sobrecorrente de Neutro
50/51N
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
60
 O relé de neutro só é sensível às correntes que tem
sequência zero:
 No sistema as correntes que geram componentes de
sequência zero são:
 Curto-circuito monofásico - terra;
 Curto-circuito bifásico - terra;
 Cargas desequilibradas aterradas;
 Abertura de fase de sistemas aterrados.
Relé de Sobrecorrente de Neutro
50/51N
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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61
 Na operação normal do sistema as cargas estão
equilibradas ou levemente desequilibradas.
Relé de Sobrecorrente de Neutro
50/51N
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 O ajuste da corrente do relé de neutro é bem menor que
a corrente nominal do circuito protegido;
 Tendo em vista que desequilíbrios são indesejáveis no
sistema elétrico, o ajuste da corrente de pick up da
proteção 51N será feita considerando que o
desequilíbrio máximo a que o sistema será submetido
corresponderá a 30% do ajuste da proteção de fase:
62
 Tempo de restabelecimento ou de rearme (reset time)
do relé, é o tempo necessário para após uma atuação o
relé se recompor, isto é, estar pronto para iniciar uma
nova operação completa.
Relé de Sobrecorrente
Tempo de Restabelecimento
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
63
 A ação do torque da mola traz a alavanca de tempo de
volta. O tempo gasto até a alavanca atingir a sua posição
inicial (que foi ajustado), é o tempo de rearme do relé.
 O tempo de rearme é medido pelo fabricante para cada
posição da curva do relé e corresponde a tempos de
restabelecimento diferentes.
Relé de Sobrecorrente
Tempo de Restabelecimento
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
64
Exemplo: Qual o
tempo de rearme do
relé IAC51 que está
ajustado na Curva 5?
Relé de Sobrecorrente
Tempo de Restabelecimento
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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Relé de Sobrecorrente
Exemplos
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
66
Relé de Sobrecorrente
Exemplos
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
67
Relé de Sobrecorrente
Exemplos
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
68
M = Ip/RTC*Tap =
M = 6 e curva 2, 
1800/(500/5)*3 = 6
0,65 s = 39,16 ciclos
Relé de Sobrecorrente
Exemplos
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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69
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente
Exemplos
Curva Tempo x
Corrente
Relé IAC 51 GE
70
M = Ip/RTC.Tap =
M = 12 e curva 4  0,9 s = 54 ciclos
3600/(500/5)*3 = 12
Relé de Sobrecorrente
Exemplos
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
71
M = Ip/RTC.Tap =
M = 1,8 e curva 2 
Considerando o relé IAC 51 aplicado como função 51N:
540/(500/5)*3 = 1,8
3,5 s = 210 ciclos
Relé de Sobrecorrente
Exemplos
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
72
M = Ip/RTC.Tap =
M = 3,6 e curva 2  0,9 s = 54 ciclos
1080/(500/5)*3 = 3,6
Relé de Sobrecorrente
Exemplos
Considerando o relé IAC 51 aplicado como função 51N:
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Princípios de Coordenação de
Relés de Sobrecorrente
74
 Os relés devem operar o mais rápido possível,
mantendo os princípios dentre, da sua seletividade
de proteção.
 Para formar uma cadeia onde ocorra a atuação em
sequencia dos sistemas de proteção, onde o relé
mais próximo do defeito atue prioritariamente,
deve haver um escalonamento dos tempos de
atuação sucessivos dos relés, garantindo a atuação
prioritária da proteção do componente sob defeito
e das sucessivas retaguardas.
Princípios de Coordenação de
Relés de Sobrecorrente
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
75
• Coordenação é uma estratégia para obter a
seletividade de proteção, para qualquer corrente de
curto-circuito, através do escalonamento de tempo no
sentido da carga para a fonte (circuitos radiais).
Princípios de Coordenação de
Relés de Sobrecorrente
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
76
 Proteção Primária: onde as proteções são duplicadas. Se
houver falha de um relé o outro atua. No caso só se
exige coordenação quando a falha for no sistema de
abertura do disjuntor.
 Proteção Secundária: geralmente adotada em sistema
de porte modesto, onde a falha do sistema de proteção
é garantida pela proteção de retaguarda (a montante)
de acordo com a respectiva coordenação.
Princípios de Coordenação de
Relés de Sobrecorrente
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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77
 Garantia de coordenação, significa que a proteção mais
próxima do defeito elimine o curto-circuito, com
garantia que o sistema de proteção a montante não ative
o seu circuito de abertura.
 Tempo de Coordenação é a mínima diferença de
tempo que dois relés mais próximos da cadeia de
proteção devem ter para garantir coordenação.
Princípios de Coordenação de
Relés de Sobrecorrente
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Prática Usual:
 Relés Eletromecânicos e Estáticos: 0,4 segundos
 Relés Digitais: 0,2 a 0,4 segundos
78
 Para haver coordenação, os tempos de operação de
dois reles sucessivos, devem satisfazer a inequação:
Onde:
Princípios de Coordenação de
Relés de Sobrecorrente
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Os relés a montante mais próximos, devem ter um tempo de
ajuste cuja diferença de tempo é o , isto é:
79
Coordenação de Relé de Sobrecorrente
de Tempo Definido
 O relé mais afastado deve ter o menor ajuste de tempo
possível. Se a linha der continuidade, o mesmo deve
coordenar com as proteções existentes a jusante;
 A coordenação do relé de sobrecorrente de Tempo Definido
(51), no sistema de energia elétrica é feito com a seguinte
regra:
 E assim sucessivamente......
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
80
 Por exemplo, dado o sistema. Efetuar a coordenação supondo
que todos relés tem sensibilidade para atuarem até a Barra D.
 1° Passo: Para o Relé C mais afastado, adotar um tempo de
atuação, por exemplo tC.
Ajuste de tempo do Relé C
Diagrama Unifiliar
Coordenação de Relé de Sobrecorrente
de Tempo Definido
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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81
 2° Passo: Para o Relé B mais próximo a montante, escolher o
tempo tB que coordene com o Relé C. Isto é:
Coordenação do Relé B e C
 3° Passo: Para o Relé A mais próximo a montante de B,
escolher o tempo tA que coordene com o Relé B. Isto é:
Coordenação de Relé de Sobrecorrente
de Tempo Definido
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
82
 O abaixo mostra o diagrama completo da coordenação:
Coordenação completa dos relés de sobrecorrente com o tempo definido
 A coordenação é simples, mas tem a desvantagem de não
atender a filosofia da proteção, ou seja, os curtos-circuitos
mais próximos da fonte são os mais perigosos, e pela
característica da coordenação, os seus tempos de atuação estão
muito altos.
Coordenação de Relé de Sobrecorrente
de Tempo Definido
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
83
Coordenação completa dos relés de sobrecorrente com o tempo definido
• Para melhorar o desempenho do sistema de proteção são
utilizados relés de sobrecorrente com elementos
instantâneos.
Coordenação de Relé de Sobrecorrente
de Tempo Definido
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
84
 Efetua-se primeiro o ajuste de pick-up do elemento
instantâneo de todos os relés, após então, efetua-se o
procedimento da coordenação.
 Filosofia de Ajuste:
 A coordenação segue as mesmas regras do Relé de
sobrecorrente de tempo definido.
 Ajustar o elemento instantâneo, utilizando a corrente
de curto circuito trifásico a 85% da linha de
transmissão a jusante do relé correspondente;
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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85
Exemplo
Calcular os ajustes para proteção do sistema radial
mostrado abaixo. Todos os relés devem prover proteção até
a barra D.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos
86
 1º Passo: Primeiramente, faz-se o ajuste do alcance da
unidade instantânea (50). Está “zona de proteção”vai
desde o ponto de instalação do relé até 85% da linha de
transmissão a jusante.
Zona seletiva da unidade instantânea
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos
87
Zona seletiva da unidade instantânea
 Note que as “zonas de proteção” pelas unidades
instantâneas não se superpõem, são seletivas, não
havendo problema de coordenação porque não há
superposição de alcances, isto é, as “zonas de proteção”
são independentes.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos
88
• A presença dos elementos instantâneos provê maior
eficiência ao sistema de proteção, já que os curtos-circuitos
próximos às barras serão eliminados instantaneamente.
Coordenação do Relé B e C
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo
Definido
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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89
• Ajustar os sistemas de proteção abaixo, provendo
seletividade, de modo que todos os relés tenham
sensibilidade para atuação até a Barra D.
Diagrama Unifiliar
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente de Tempo Inverso
Exemplo
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
90
Curva ½ do relé C
 1° Passo: Para o relé mais afastado, escolhe-se a menor curva
de tempo possível. Por exemplo, escolher a curva 1/2. (curvas
do relé)
Observação: A curva de tempo escolhida para o Relé C, vai depender
do que está ligado na D. Esta curva escolhida deverá coordenar com a
proteção da Barra D, do mesmo modo e procedimento feito no Relé B
do 2° Passo a seguir.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente de Tempo Inverso
91
 2° Passo: Com a corrente de curto-circuito em C,
calcular o múltiplo (MC) do relé C. Isto é:
Onde:
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente de Tempo Inverso
92
Tempo de operação do relé C
 3° Passo: Com o múltiplo (MC) e a curva 1/2 obtém-se o
tempo (tc) de operação do relé C.
 4° Passo: Para a mesma corrente de curto-circuito do 2° Passo, o
tempo de operação do Relé B, para ficar coordenado com o Relé C,
deve ser:
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente de Tempo Inverso

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Curva do Relé B.
93
 5° Passo: Para a mesma corrente de curto-circuito do 2° Passo,
calcular o múltiplo do Relé B (MB).
 6° Passo: Com o múltiplo (MB) e o tempo de operação (tB) do Relé
B, obtém- se na curva de tempo x corrente do fabricante, a curva de
tempo de operação do Relé B. Na curva do fabricante, colocando-se
(MB) e (tB) , obtém-se o ponto 1.
Da família de curvas,
escolhe aquela que
passa pelo Ponto 1.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente de Tempo Inverso
94
Coordenação do relé B.
• A curva do Relé B, selecionada nesse passo colocada no
diagrama proporciona uma melhor visão da proteção
juntamente com sua coordenação.
• Note que a coordenação foi feita exatamente no ponto da
instalação do TC da Barra C. Dai para frente, as duas curvas de,
tempo ficam paralelas ou abrem-se um pouco, portanto
garantindo sempre coordenação.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente de Tempo Inverso
95
 A coordenação do Relé A segue a mesma sequência do 2° Passo
em diante. Neste caso, o curto-circuito é no ponto da instalação
do TC da Barra B.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente de Tempo Inverso
96
 Devido a curva de tempo ser inversa, produziu-se uma proteção
coordenada e adequada com a filosofia da proteção, ou seja, os
curtos circuitos maiores são rapidamente eliminados.
 Pode-se melhorar este sistema de proteção, utilizando
elemento instantâneo incorporado nos relés de
sobrecorrente
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Ajuste e Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente de Tempo Inverso

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97
• A combinação de elemento instantâneos e de tempo inverso
provê o melhor desempenho possível para os sistemas de
proteção baseados em sobrecorrente.
 1° Passo: Ajusta-se as unidades instantâneas de todos relés
exatamente como abaixo:
Zona seletiva da unidade instantânea
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
98
Curva de tempo ½ do relé C
 2° Passo: Para o relé mais afastado, escolher a menor curva
de tempo. No caso por exemplo usar a curva 1/2.:
 3° Passo: Com a corrente a 85% da LTCD . Calcular o
múltiplo do Relé C e do Relé B.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
99
 Curto circuito corrente a 85% da LTCD
 4° Passo: Com o múltiplo (Mc) e a curva 1/2, obter o tempo
de atuação do Relé C.
Curva de atuação do relé C.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
100
 5° Passo: Para um curto circuito ( ( ( ) no ponto 85% da
LTCD, Isto é com o múltiplo MB, obter o tempo de atuação
do Relé B, de modo a coordenar com o Relé C. Assim:
 6° Passo: Com o tempo do Relé B e múltiplo MB, na curva
do relé obter o ponto 1. Pelo ponto 1 obtém-se a curva do Relé
B.
Curva do Relé B
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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Diagrama unifilar com as curvas dos relés C e B
101
 A curva do Relé B escolhida, colocada no diagrama unifilar,
obtêm-se
 A curva do Relé B não é definitiva. Deve-se verificar se a mesma
coordena em todo o trecho com o Relé C. O ponto de teste é no
local da instalação do TC.
 A verificação é feita de acordo com os passos a seguir:
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
102
 7° Passo: Para em C, calcular o múltiplo do Relé B. Isto
é:
Curto circuito em C para verificação da coordenação
 8° Passo: Calcular o tempo de atuação do Relé B, para a e
em C.
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
103
Tempo de atuação do Relé B
 Com múltiplo M’B e a curva do Relé B, obtém-se o tempo de
atuação do Relé B.
Observação: Note que para a em C, o tempo de atuação do
Relé C é zero, isto é, atua dentro da zona instantânea.
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
104
 9°Passo: Verificação da coordenação no ponto de instalação
do Relé C. A verificação é feita através da comparação:
• Se SIM, a curva escolhida do relé B coordena com o Relé C.
• Se NAO, a curva do relé B, não coordena com o Relé C.
Vá ao passo seguinte
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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Curva definitiva do Relé B
105
 10° Passo: Deve-se, então, levantar a curva do Relé B, até
coordenar com o Relé C no ponto de sua instalação. Portanto, o
tempo do Relé B, deve ser:
 Assim, com o múltiplo M’B e o tempo t”B, obtém-se no ponto 2
a nova e definitiva curva de atuação do Relé B.
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
106
 Para os relés a montante, basta repetir em sequência
todo o processo. A coordenação total está mostrado
Proteção e coordenação de relés de sobrecorrente de tempo inverso com elemento instantâneo,
Seletividade de Elementos de
Sobrecorrente Instantâneos e
de Tempo Inverso
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
107
Relé de Sobrecorrente
Ajuste da Unidade Instantânea
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 A corrente de pick-up da unidade instantânea é
calculada de acordo com a relação:
UI = K x Ia
RTC
 K é chamado Fator de Assimetria da corrente de curto-
circuito. Normalmente K = 1. Porém, para relés
localizados próximos a barramentos de geração forte,
onde é acentuada a assimetria da corrente de curto-
circuito devido às reatâncias das máquinas, o valor de K
é função da relação X/R.
108
Relé de Sobrecorrente
Ajuste da Unidade Instantânea
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Fator de Assimetria (k) em função da relação X/R no
ponto de falta:
100 90 80 70 60 50 40 30 20 15 10 5
K 1,6 1,58 1,55 1,52 1,50 1,48 1,40 1,32 1,25 1,17 1,08 1,02
 Assimetria da corrente de curto-circuito:

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109
Relé de Sobrecorrente
Ajuste da Unidade Instantânea
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
A
3
B
80%
1
2
3
 Para o sistema da figura abaixo desejamos conhecer o
valor da corrente máxima de curto-circuito no ponto 3,
para ajustarmos a unidade instantânea que está no
terinal A:
110
Relé de Sobrecorrente
Ajuste da Unidade Instantânea
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 A variação da corrente de curto-circuito ao longo da LT é
mostrada abaixo:
0,0 0,8 1,0
I2
I3
I1
A B
111
Relé de Sobrecorrente
Ajuste da Unidade Instantânea
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Verificando as relações:
0,0 0,8 1,0
E
D
B
C A
I1
I3
I2
ADE~ABC BC = AC
DE AE
I1 = Corrente de cc máxima na LT
I2 = Corrente de cc máxima no terminal remoto
I3 = Corrente de cc máxima a 80% da LT
112
Relé de Sobrecorrente
Ajuste da Unidade Instântanea
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Considerando a relação entre triângulos semelhantes na
figura anterior :
I1 - I2 = 1,0 portanto (I1 – I2) x 0,20 = I3 – I2 ou
I3 - I2 0,2
UI (Ia) = I3 = (I1 – I2) x 0,20 + I2
 O ajuste da UI também poderá ser expresso por:
UI (Ia) = K x Ia = K x (I1 - I2) x 0,20 +I2
RTC RTC

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Relé de Sobrecorrente Direcional
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé JBCG - GE
Eletromecânico
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Eletrônico (Estático)
Relé P14x – Areva
Digital (Microprocessado)
114
Sistema Elétrico Radial
• Sistema elétrico Radial é o tipo de sistema em que a
energia elétrica trafega num só sentido.
• Havendo um curto-circuito no sistema radial, a corrente
elétrica sempre flui no sentido da fonte para o local do
defeito.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
115
Sistema Elétrico Radial
• Havendo um curto-circuito no sistema radial, a
corrente elétrica sempre vem flui em um só sentido
Portanto, neste sistema pode-se utilizar relés mais
simples, sem características direcionais.
• Sempre que houver atuação da proteção, as barras a
jusante ficarão desenergizadas. Consequentemente, todos
os consumidores conectados a essas barras ficarão sem
energia.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
116
Sistema Elétrico Radial
• De um modo geral, as principais características do sistema
elétrico radial são:
 Coordenação mais fácil do sistema de proteção.
 Mais barato;
 Mais simples;
 Menor continuidade de serviço;
 Maior quantidade de consumidores sem energia;
 Maior queda de tensão;
 Menos confiável;
 Sistema de proteção mais simples;
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

Recomendado para você

 Sistema elétrico em Anel é o tipo de sistema em que a
energia pode trafegar (fluir) em qualquer sentido.
 No caso de defeito, o curto-circuito é alimentado por
correntes elétricas provenientes de todas as fontes.
Sistema Elétrico em Anel
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
118
• A corrente elétrica de curto-circuito converge para o
ponto de defeito a partir de todas as fontes.
• Neste caso, para haver seletividade, a proteção deve ter
características direcionais.
• A grande vantagem do sistema em anel é que nos
defeitos nas linhas de transmissão, a proteção atua
desconectando a linha sem desenergizar as barras, que
permanecem alimentadas por outra (s) fonte (s). Assim,
é minimizado o desligamento para cargas de
consumidores.
Sistema Elétrico em Anel
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Chaves/Disjuntores
• A proteção deste sistema só é possível com relés
direcionais (ANSI 67) ou com relés de distância
(ANSI 21).
Sistema Elétrico em Anel
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
120
• De um modo geral, as principais características do sistema
elétrico em Anel são:
 Coordenação mais complexa dos sistemas de
proteção;
 Mais caro e mais complexo;
 Maior continuidade de serviço;
 Menor quantidade de consumidores sem energia;
 Menor queda de tensão;
 Mais confiável;
 Sistema proteção mais complexo;
Sistema Elétrico em Anel
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

Recomendado para você

121
 Proteção de sobrecorrente caracterizada por operar
apenas para um sentido pré-estabelecido do fluxo de
potência.
 Quando a corrente elétrica flui no sentido oposto ao
previamente estabelecido para operação, um
conjugado de desoperação é exercido, impedindo a
atuação do relé.
 Daí a aplicação deste tipo de proteção em linhas
interligadas (não-radiais), onde o uso da proteção
não-direcional compromete sensivelmente a
seletividade.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
122
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente não-Direcional
 Análise da proteção para faltas em um circuito em anel:
123
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Falta no Ponto A:
 Para haver seletividade deverá abrir o disjuntor 152
através do relé 152;
 Serão sensibilizados os relés 151, 251 e 351;
 Tempo 151 < Tempo 251 e Tempo 351.
 Falta no Ponto B:
 Para haver seletividade deverá abrir o disjuntor 252
através do relé 251;
 Serão sensibilizados os relés 251, 351 e 151;
 Tempo 251 < Tempo 351 e Tempo 151.
Relé de Sobrecorrente não-Direcional
124
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Falta no Ponto C:
 Para haver seletividade deverá abrir o disjuntor 352
através do relé 351;
 Serão sensibilizados os relés 351, 151 e 251;
 Tempo 351 < Tempo 151 e Tempo 251.
Conclusão: A coordenação por escalonamento de tempo é
praticamente impossível já que cada relé teria que atender a
diversas situações diferentes.
Relé de Sobrecorrente não-Direcional

Recomendado para você

125
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
 Análise da proteção para faltas em um circuito em anel:
126
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Falta no Ponto A:
Somente o disjuntor 152 será aberto pelo relé 167;
 Os relés 267 e 367 terão conjugado de desoperação;
 Falta no Ponto B:
 Somente o disjuntor 252 será aberto pelo relé 267;
 Os relés 367 e 167 terão conjugado de desoperação;
 Falta no Ponto C:
 Somente o disjuntor 352 será aberto pelo relé 367;
 Os relés 167 e 267 terão conjugado de desoperação;
Relé de Sobrecorrente Direcional
127
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
 Constituição Básica:
 Unidade direcional (wattimétrica);
 Unidade de Sobrecorrente temporizada
 Unidade de Sobrecorrente instantânea
(opcional);
 Unidades Auxiliares (bandeirolas,
selamento, etc.).
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
128
Relé de Sobrecorrente Direcional
Esquema Funcional

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129
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Conexão (Polarização)
 Em geral a unidade direcional é polarizada por tensão e
controla direcionalmente a operação da unidades
temporizada e instantânea.
 O princípio de funcionamento de como o torque é
desenvolvido pode ser comparado ao torque de um disco
de indução com elemento wattimétrico.
 As características de tempo dependente (inversa, muito
inversa, etc.) da unidade temporizada são obtidas através
da ação do imã permanente sobre o disco.
130
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Conexão (Polarização)
131
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Conexão (Polarização)
 Para que exista um torque na direção desejada o relé
direcional necessita de duas grandezas agindo no sentido
de operação:
 Grandeza de Operação – Normalmente definida
pela corrente;
 Grandeza de Polarização – Pode ser definida pela
corrente ou tensão, mas na maioria das aplicações
utiliza-se a tensão.
 A direcionalidade será determinada pela comparação
dos fasores da tensão de polarização (TP) e da corrente
(TC)
132
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Onde:
K = Constante do relé
V = Tensão de polarização da unidade direcional
I = Corrente que circula na bobina de corrente do relé
 = Ângulo de Máximo Torque informado pelo fabricante
 = Ângulo de defasagem entre a tensão de polarização
(V) e a corrente (I)
T = K x V x I x cos( - )
 O torque da unidade direcional polarizada por tensão em
quadratura é dado por
Relé de Sobrecorrente Direcional
Conexão (Polarização)

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133
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
T = K x V x I x cos( - )
 O torque da unidade direcional polarizada por tensão em
quadratura é dado por
Relé de Sobrecorrente Direcional
Conexão (Polarização)
134
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
T = K x V x I x cos( - )
 O torque da unidade direcional polarizada por tensão em
quadratura é dado por
Relé de Sobrecorrente Direcional
Conexão (Polarização)
135
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Conexão (Polarização)
 Na maioria dos relés direcionais a unidade direcional é
percorrida pela corrente da fase correspondente à ligação
do relé, enquanto a tensão aplicada à bobina de potencial é
referente às outras duas fases. Essa conexão é chamada
polarização em quadratura.
Relé Corrente Tensão
A Ia Vbc
B Ib Vca
C Ic Vab
Relé de Sobrecorrente Direcional
Conexão dos Circuitos de Corrente e Tensão
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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Relé de Sobrecorrente Direcional
Diagrama de Comando (cc)
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
138
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Traçado das Faixas de Conjugado
 Conhecendo-se o ângulo de máximo torque de uma
unidade direcional pode-se, a partir da equação do
conjugado, determinar de forma gráfica as regiões de
operação e de desoperação do relé.
 Para representar graficamente as faixas de conjugado
deve-se considerar a tensão como sendo a referência.
 A partir daí traça-se uma linha pontilhada (CM+) que
dista da referência de um ângulo correspondente ao
ângulo de máximo torque (AMT).
139
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Traçado das Faixas de Conjugado
 Uma perpendicular à linha do conjugado máximo
definirá a faixa de conjugado nulo.
 Um prolongamento da linha de conjugado máximo
positivo (no sentido oposto a este) definirá o conjugado
máximo negativo (CM-).
 A área correspondente ao conjugado negativo
(C<0 ou CM-) é a área de não-operação da unidade
direcional.
 A área correspondente ao conjugado positivo
(C>0 ou CM+) é a área de operação da unidade direcional.
140
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Traçado das Faixas de Conjugado
Vref

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IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Traçado das Faixas de Conjugado
Vref
CM+
45º.
142
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Traçado das Faixas de Conjugado
Vref
C=0
45º.
CM+
C=0
143
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Traçado das Faixas de Conjugado
Vref
C=0
45º.
CM+
C=0
CM-
144
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Traçado das Faixas de Conjugado
Vref
C=0
45º.
CM+
C=0
CM-

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145
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Tipos de Polarização (Conexão)
 Conexão 90o
- Corrente de operação Ia adiantada da tensão de
polarização Vbc de um ângulo de 90o elétricos.
146
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Tipos de Polarização (Conexão)
 Conexão 60o
- Corrente de operação Ia adiantada da tensão de
polarização Vbc + Vab de um ângulo de 60oelétricos.
147
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Tipos de Polarização (Conexão)
 Conexão 30o
- Corrente de operação Ia adiantada da tensão de
polarização Vac de um ângulo de 30oelétricos.
148
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Neutro (67N)
 Assim como os relés direcionais de fase, são dotados de
Unidades temporizadas e instantâneas;
 Também são dotados das mesmas curvas de operação tempo
x corrente dos relés direcionais de fase.
 Operam para defeitos envolvendo a terra, incluindo defeitos
de alta impedância, cujos valores de corrente podem ser
pequenos, próximos ou inferiores às correntes de carga.
 São polarizados com a tensão residual que aparece no
momento dos defeitos envolvendo a terra, obtida do
secundário dos TPs conectados em delta aberto.

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149
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Neutro (67N)
TEMPO
Relé de Sobrecorrente Direcional
Filosofia de Aplicação e Ajustes
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Os ajustes devem ser revisados
 Periodicamente;
 Por elevação dos níveis de curto-circuito;
 Por variação na distribuição das correntes de
contribuição para as faltas;
 Por mudanças na topologia do sistema elétrico que
resultem em alteração nos níveis de curto-circuito
e/ou redefinição de zonas de atuação.
Relé de Sobrecorrente Direcional
Filosofia de Aplicação e Ajustes
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Nas linhas multi-terminais:
 A UI deve ser ajustada para não alcançar o terminal
eletricamente mais próximo;
 Normalmente a UI é ajustada para um alcance entre
80% e 90% da LT.
 As UT devem coordenar com todas as UT adjacentes.
R1
R2
R3
Se o terminal de R2 for muito próximo, a UI de
R1 terá que ficar necessariamente fora de
serviço.
Relé de Sobrecorrente Direcional
Filosofia de Aplicação e Ajustes
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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R1
R3
R2
R4
Relé de Sobrecorrente Direcional
Filosofia de Aplicação e Ajustes
 Considere o sistema de fonte dupla da figura, onde as UT
dos relés R1, R2, R3 e R4 (função 67) foram coordenadas
com as proteções das fontes:
 R1 e R3 foram ajustados com baixos TDs.
 R2 e R4 foram ajustados com TDs maiores.
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
R1
R3
R2
R4
IR1I1 I2I3
I4
41R1 III  3R2 II  4R4 II 
 R3 não é sensibilizado devido à direcionalidade.
 R4 deve coordenar com R1  TR4  TR1
 R1 aciona o respectivo disjuntor e a corrente IR1 é
interrompida num tempo TR1
Relé de Sobrecorrente Direcional
Filosofia de Aplicação e Ajustes
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Situação após a abertura do disjuntor de R1
R2
R3 R4
I5 I6I7
I8
7R2 II  8R3 II 
 R4 deixa de ser sensibilizado devido à direcionalidade.
 R3 deve coordenar com R2
Relé de Sobrecorrente Direcional
Filosofia de Aplicação e Ajustes
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
 Situação após a abertura do disjuntor de R1
R2
R3 R4
I5 I6I7
I8
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Filosofia de Aplicação e Ajustes
R2R2
3
INICIALR2
TAPRTC
I
MTA


R2R2
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FINALR2
TAPRTC
I
MTA


IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos

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Relé de Sobrecorrente Direcional
Filosofia de Aplicação e Ajustes
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SE BLT1
LT2
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Filosofia de Aplicação e Ajustes
 Para o sistema elétrico da figura, insira em uma tabela
todos os pares de relés/disjuntores que devem ter a sua
Unidade Temporizada coordenada, indicando o local do
defeito considerado na definição desses pares de
coordenação. Todos os relés são DIRECIONAIS de
corrente...
Pares de Coordenação Local do Defeito
R1 x R4 LT2 A-B
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
159
IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
Relé de Sobrecorrente Direcional
Referências para Estudo
1 – Mamede Filho, J., Mamede, D. R., Proteção de
Sistemas Elétricos de Potência – GEN-LTC. (Capítulo 3)
2 – Caminha, A. C., Introdução à Proteção dos Sistemas
Elétricos – Edgard Blücher (Capítulo 3).

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  • 1. AUTOMAÇÃO DE SUBESTAÇÕES DE TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO Disciplina: Proteção de Sistemas Elétricos Professor : Júlio César Marques de Lima
  • 2. Relé de Sobrecorrente IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 3. Relembrando... 3  Classificação dos relés quanto ao tipo da grandeza de atuação:  Corrente  Tensão  Potência  Frequência  Pressão  Temperatura IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 4. 4  Classificação dos relés quanto à função de proteção:  Sobre e subcorrente  Tensão ou potência  Direcional de corrente ou potência  Diferencial  Distância  Etc. Relembrando...  Quanto ao tempo de atuação:  Instantâneos (sem retardo proposital);  Temporizados (mecânica, elétrica ou eletronicamente). IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 5. Qualidades Requeridas de um Relé 5  Rapidez (razões de estabilidade do sistema) o quanto possível, independentemente do valor, natureza e localização do defeito;  Simplicidade (confiabilidade) e robustez (efeitos dinâmicos da corrente de defeito) o quanto possível; IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 6.  Baixo consumo próprio (especificação dos redutores de medida);  Alta sensibilidade e poder de discriminação (a corrente de defeito pode ser inferior à nominal e a tensão quase anular-se); Qualidades Requeridas de um Relé IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos 6
  • 7. 7  Possuir contatos firmes (evitando centelhamento e ricochetes que conduzem a desgaste prematuro, isso para relés eletromecânicos);  Manter sua regulagem/precisão, independentemente da temperatura exterior, variações de frequência, vibrações e campos externos, etc. Qualidades Requeridas de um Relé IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 8. Critérios de Existência de Falta e seus Efeitos 8 • Por definição, defeito ou falta é o termo usada para denotar um acidental afastamento das condições normais de operação. Assim, um curto circuito ou condutor interrompido constituem uma falta. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 9. 9  Um defeito modifica mais ou menos profundamente as tensões e as correntes próprias ao órgão considerado. Logo as grandezas atuantes sobre os relés deverão ser ligadas, obrigatoriamente, àquelas alterações de modulo e/ou argumento das correntes e tensões. Critérios de Existência de Falta e seus Efeitos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 10. 10  Um curto-circuito traduz-se por:  Altas correntes e quedas de tensões. No entanto ambas não são exclusivas do defeito.  Variação da impedância aparente – correspondente à relação tensão/corrente no local do relé - e que é brusca e maior na ocasião do defeito do que nas simples variações de carga. Critérios de Existência de Falta e seus Efeitos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 11. 11  Aparecimento das componentes de sequência negativa e sequência zero de tensão e/ou de corrente;  Um curto-circuito traduz-se por:  Diferenças de fase e/ou amplitude entre a corrente de entrada (Ie) e saída (Is) em um elemento da rede. as correntes derivadas (magnetizante dos trafos; capacitiva das linhas) são pequenas comparativamente com as correntes de trabalho normais, assim, se a corrente derivada é grande, há defeito. Critérios de Existência de Falta e seus Efeitos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 12. Relé de Sobrecorrente - Definição 12  São todos os relés que atuam para uma corrente maior que a do seu ajuste.  Uma função de proteção de sobrecorrente pode ser encontrada em relés de tecnologia eletromecância, estática e digital.  De acordo com a forma de discriminação da corrente de curto-circuito, os relés de sobrecorrente podem ser:  Relé de sobrecorrente não direcional.  Relé de sobrecorrente direcional IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 13. 13  Ocorrendo uma anomalia no sistema, de modo que o parâmetro sensível do relé ultrapasse o seu ajuste, o mesmo atua.  Por exemplo: no caso de relé de sobrecorrente, quando a corrente de curto-circuito ultrapassa a corrente de ajuste do sensor do relé, o mesmo atua instantaneamente ou de maneira temporizada, conforme a necessidade. Relé de Sobrecorrente - Definição IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 14. 14  Formas de parametrização nos relés:  Tracionamento na mola  Variação de entreferro  Mudança de tap's na bobina magnetizante  Variação de elementos no circuito  Controle por software. Ajuste da Corrente de Pick-up IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 15. Ajuste da Temporização Relé de Disco de Indução 15 • Ajuste via alavanca de tempo: IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 16. 16 Relé de Sobrecorrente Curvas características de Operação Relé Eletromecânico:  Eixo das abscissas (x):  Valor múltiplo da corrente de curto-circuito.  Eixo das coordenadas (y):  Tempo de operação  Curva (Time Dial Setting):  Ajuste para obtenção do tempo de operação desejado. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 17. 17  O relé de sobrecorrente de característica temporizada pode ter diferentes inclinações nas suas Curvas: Relé de Sobrecorrente Curvas características de Operação IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 18. 18  Para uma boa coordenação (seletividade) dos sistemas de proteção, o ideal é que todos os relés tenham a mesma característica de inclinações das curvas. Desse modo, torna-se mais fácil obter a coordenação desejada e garantir a correta operação dos equipamentos para todas as correntes de curtos-circuitos do sistema. Relé de Sobrecorrente Curvas características de Operação IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 19. Relé de Sobrecorrente Ajuste de Tempo de Operação 19  Quanto ao tempo de atuação, possuem curvas características de dois tipos: de tempo definido e de tempo dependente  De tempo definido:  Uma vez ajustados o tempo de atuação (ta) e a corrente mínima de atuação (IMIN,AT), o relé irá atuar neste tempo para qualquer valor de corrente igual ou maior do que o mínimo ajustado. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 20. 20  Para essa característica de operação, não se escolhe o tempo de atuação, mas sim a sua curva de atuação. Relé de Sobrecorrente Ajuste de Tempo de Operação  De tempo dependente:  A escolha da curva, parte do processo de ajuste do relé, depende das características e necessidades do estudo de coordenação dos relés presentes na proteção na qual estão inter-relacionados. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 21. 21 • A coordenação (seletividade) é construída através de uma cadeia (“escada”) de tempos diferentes para a mesma corrente de curto-circuito; Relé de Sobrecorrente Ajuste de Tempo de Operação IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 22. 22  As curvas de tempo dependente mais comuns são classificadas em três grupos: Normalmente Inversa (NI), Muito Inversa (MI) e Extremamente Inversa (EI), conforme abaixo. Relé de Sobrecorrente Curvas de Operação IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 23. 23 • Algumas curvas são definidas, por normas (IEC, ANSI/IEEE, etc.), a partir de equações exponenciais do tipo: Relé de Sobrecorrente Curvas de Operação IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 24. 24  Em um relé eletromecânico, a alteração do TAP implica na alteração da quantidade de espiras. Essas espiras, ao serem circuladas por uma dada corrente geram uma f.e.m. capaz de girar o disco e assim ocasionar o fechamento dos contatos que levam a abertura do disjuntor .  O ajuste da Ipickup de um relé de sobrecorrente eletromecânico se dá pela definição do seu tape: Ipick up = TAP do relé Relé de Sobrecorrente Ajuste de Pick-up IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 25. 25  Para os relés digitais, os ajustes referentes à função de sobrecorrente (Ipickup, curva, etc.) são feitos através da digitação de valores previamente calculados ou seleção de opções oferecidas diretamente no software de parametrização do relé. Relé de Sobrecorrente Ajama uste de Pick-up IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 26. 26  No relé eletromecânico o ajuste da corrente de atuação é feito escolhendo o Tap sobre a bobina magnetizante do relé. No Tap correspondente, o relé fica no seu limiar de operação, desta forma a corrente de atuação do relé corresponde ao seu Tap. Relé de Sobrecorrente Ajuste de Pick-up (Tap) IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 27. 27  TAP: define a corrente de pick-up do relé e deve permitir uma margem de sobrecarga sobre a corrente nominal: TAP ≥ (1,5 Inom) / RTC Relé de Sobrecorrente Ajuste de Pick-up (Tap) IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 28. 28 Múltiplo da Corrente de Curto- Circuito e Curva de Tempo  Para se estabelecer o quanto a corrente de defeito é maior que a corrente de pick-up, foi convencionalmente utilizado o termo Múltiplo “M” do relé.  O Múltiplo “M” indica quantas vezes a corrente de curto-circuito no secundário do TC é maior que o tap escolhido no relé. TapeRTC I Tape I M CC_primCC_sec   IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 29. 29  A Curva de Tempo (Time Dial ou TMS) deve ser determinada de modo a assegurar coordenação com as proteções adjacentes. Múltiplo da Corrente de Curto- Circuito e Curva de Tempo  O ajuste é feito de modo a garantir que a proteção do componente sob defeito atue em primeira instância, desligando o componente sob defeito.  Ao mesmo tempo são verificados os sistemas de proteção que devem atuar coordenadamente com a proteção do componente sob defeito, garantindo proteção de retaguarda em caso de falhas. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 30. 30 • As curvas de tempo-dependente dos relés são dadas a partir de Múltiplos de 1,5 que corresponde a um torque do relé 50% superior ao torque para o do limiar de operação Múltiplo da Corrente de Curto- Circuito e Curva de Tempo IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 31. 31  Múltiplo igual a 1 (M=1): Corresponde a uma corrente de operação exatamente igual a corrente do seu Tap. Portanto, nesta situação, o relé está no seu limiar de operação Múltiplo da Corrente de Curto- Circuito e Curva de Tempo IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 32. • Múltiplo entre 1 e 1,5 (1<M<1,5): O relé opera com um pequeno torque, não produzindo um bom desempenho no fechamento do seu contato e não garantindo eficiência na atuação da proteção. Múltiplo da Corrente de Curto- Circuito e Curva de Tempo IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos 32
  • 33. 33 • Múltiplo maior que 1,5 (M>1,5): De modo geral os fabricantes garantem que o tempo de atuação ocorre sobre a curva ajustada. Para evitar que o relé atue entre os múltiplos 1 e 1,5, deve-se ajustar o relé para que atue satisfazendo a inequação: Múltiplo da Corrente de Curto- Circuito e Curva de Tempo IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 34. 34  Exemplo: Curva Normal Inversa (NI). Múltiplo da Corrente de Curto- Circuito e Curva de Tempo IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 35. 35  Exemplo: Curva Normal Inversa (NI). Múltiplo da Corrente de Curto- Circuito e Curva de Tempo  Por norma, essas curvas são traçadas para valores do múltiplo (m) variando, geralmente, de 1,5 a 20, em um sistema de eixos ortogonais com escala log x log. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 36. 36 Um relé IAC 51 (GE), de característica de operação NI possui os seguintes ajustes: - RTC = 600-5 A - TAP = 5,0 A - DIAL = 4,0 Qual o tempo de atuação do relé para uma corrente de curto-circuito de 3600 A? Atividade Prática No. 1 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 37. 37 Solução: -Pick-up Ajustado: Ipick-up = TAP x RTC Ipick-up = 5,0 x 600/5 = 600 A - Múltiplo da corrente de curto-circuito: M = Icc / Ipick-up = Icc/TAP x RTC M = 3600/5,0 x 120 M = 6,0 -Na curva do relé IAC 51, M= 6,0 e DIAL = 4,0: -Top = 1,2 segundos Atividade Prática No. 1 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 38. 38 Um relé IAC 53 (GE), de característica de operação MI deve ser ajustado para operar em 0,9 segundos para uma corrente de curto-circuito de 3840 A. Sabendo-se que o relé é alimentado por uma RTC = 800-5 A e que seu ajuste de pick-up secundário é 4,0 A, qual o ajuste do Dial de Tempo (DT)? Atividade Prática No. 2 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 39. 39 Solução: -Pick-up Ajustado: Ipick-up = TAP x RTC Ipick-up = 4,0 x 800/5 = 640 A - Múltiplo da corrente de curto-circuito: M = Icc / Ipick-up = Icc/TAP x RTC M = 3840/640 M = 6,0 -Na curva do relé IAC 51, M= 6,0 e top = 0,9 segundos: - DT = 4 Atividade Prática No. 2 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 40. 40 Na curva do relé IAC51 encontre o tempo de operação do relé para:  Múltiplo 10, Dial = 2 Múltiplo 5, Dial = 3  Múltiplo 8, Dial = 1/2 Atividade Prática No. 3 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 41. 41 Nomenclatura e identificação das Funções de Sobrecorrente  As funções de sobrecorrente são identificadas pelas seguinte nomenclatura:  ANSI 50 – Relé de Sobrecorrente não-direcional instantâneo  ANSI 51 - Relé de Sobrecorrente não-direcional temporizado  ANSI 67 - Relé de Sobrecorrente direcional (Temporizado – 67T; Instantâneo – 67I)  Essas funções de proteção podem ser aplicadas à proteção contra defeitos entre fases ou à terra, principalmente em linhas de transmissão. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 42. 42  Os relés de sobrecorrente são compostos por duas unidades: instantânea e temporizada. Nos esquemas elétricos que representam equipamentos de proteção, estas recebem os números 50 e 51,respectivamente;  A unidade 50, atua instantaneamente ou segundo um tempo previamente definido. Já a unidade 51, pode atuar com curvas de tempo dependente ou de tempo definido. Nomenclatura e identificação das Funções de Sobrecorrente IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 43. 43  As unidades temporizadas ou de tempo dependente permitem dois tipos de ajustes: corrente mínima de atuação e curva de atuação.  As unidades instantâneas trabalham com dois ajustes: corrente mínima de atuação e tempo de atuação (tempo previamente definido). IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Nomenclatura e identificação das Funções de Sobrecorrente
  • 44. 44 • Unidade 51 de fase:  Quando o relé for instalado no circuito alimentador da subestação, sua corrente mínima de atuação deverá ser maior que a corrente de carga máxima multiplicada por um fator de sobrecarga (k)e dividida pela respectiva RTC  Ajuste da Corrente Mínima de Atuação Relé de Sobrecorrente Critérios Gerais de Ajuste IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 45. 45  Unidade 50 de fase:  O nome instantâneo indica que o relé é propositalmente não temporizado e nem tem característica temporizada  Os relés instantâneos não são na essência da palavra instantâneos, mas o seu tempo é o correspondente ao da movimentação dos seus mecanismos de atuação Relé de Sobrecorrente Critérios Gerais de Ajuste IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 46. 46  O tempo de atuação da unidade 50 depende do projeto, tipo e fabricação. Os relés eletromecânicos mais rápidos atingem 2,3 ciclos e os eletrônicos 0,7 ciclos. Relé de Sobrecorrente Critérios Gerais de Ajuste  Unidade 50 de fase:  Já o ajuste da corrente mínima de operação deve levar em conta a possibilidade de “descoordenação” com as proteções do disjuntor a jusante devido a erros de discriminação e assimetria introduzida pela corrente de curto-circuito. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 47. 47  Dessa forma, o ajuste da corrente mínima de operação da unidade 50 deve ser limitado, tomando o nível de curto-circuito entre 80% e 90% da LT a ser protegida. Relé de Sobrecorrente Critérios Gerais de Ajuste  Unidade 50 de fase: IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 48. 48  O relé de sobrecorrente eletromecânico de disco de indução, incorpora uma unidade temporizada (51) e uma unidade instantânea (50). Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 49. 49  No eixo do disco de indução do relé há um contato móvel, cujo contato fixo está em paralelo com o contato fixo da unidade instantânea; Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 50. 50  O ajuste do instantâneo é feito em relação ao Tap escolhido do relé correspondente a sua unidade temporizada.  Verificação da atuação do relé 50/51: Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 51. 51  A atuação da Unidade Temporizada do relé (51), observando os seus ajustes na curva tempo x corrente, se dará quando: Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 52. 52  Atuará a Unidade Instantânea 50 se:  Unidade instantânea não é temporizada, e para evitar “descoordenações”, o seu ajuste é estabelecido de modo que não alcance a zona de proteção dos relés a jusante.  De modo geral ajusta-se a corrente de pick-up do elemento instantâneo para um curto-circuito trifásico entre 80 e 90% da linha de transmissão protegida: Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 53. 53  Portanto, para qualquer curto-circuito trifásico entre o ponto da instalação do relé 50/51 e o ponto de 85% da Linha de Transmissão, atuará a unidade instantânea 50. Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 54. 54  Um relé de sobrecorrente temporizado de tempo definido com elemento instantâneo tem sua curva tempo x corrente apresentada Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 55. 55  A relação do TC (RTC) que alimenta um relé deve atender aos seguintes requisitos:  A corrente nominal primária do TC deve ser maior do que a razão entre o curto-circuito máximo (no ponto da instalação) e o fator de sobrecorrente do TC (FS). Geralmente, FS=20 Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 (RTC) IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 56. 56  A corrente nominal primária do TC deve ser maior do que a máxima corrente de carga a ser considerada:  A máxima corrente de carga a ser considerada deverá levar em conta máxima corrente de carga da subestação, inclusive as possibilidade de transferências. Relé de Sobrecorrente Eletromecânico 50/51 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 57. Esquema básico da proteção de sobrecorrente 57  A vantagem desse esquema é que, para qualquer tipo de curto-circuito, haverá, no mínimo, dois relés sendo percorridos pela corrente de curto-circuito. Diagrama Unifilar Relé de Sobrecorrente 50/51 Esquema de Ligação IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 58.  Também conhecido como relé de sobrecorrente de sequência zero, possui o seguinte esquema de ligação: Relé de Sobrecorrente de Neutro 50/51N IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 59. 59  Aplicando – se a lei de Kirchhoff no nó tem-se:  A soma das correntes corresponde somente à sequência zero: Relé de Sobrecorrente de Neutro 50/51N IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 60. 60  O relé de neutro só é sensível às correntes que tem sequência zero:  No sistema as correntes que geram componentes de sequência zero são:  Curto-circuito monofásico - terra;  Curto-circuito bifásico - terra;  Cargas desequilibradas aterradas;  Abertura de fase de sistemas aterrados. Relé de Sobrecorrente de Neutro 50/51N IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 61. 61  Na operação normal do sistema as cargas estão equilibradas ou levemente desequilibradas. Relé de Sobrecorrente de Neutro 50/51N IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  O ajuste da corrente do relé de neutro é bem menor que a corrente nominal do circuito protegido;  Tendo em vista que desequilíbrios são indesejáveis no sistema elétrico, o ajuste da corrente de pick up da proteção 51N será feita considerando que o desequilíbrio máximo a que o sistema será submetido corresponderá a 30% do ajuste da proteção de fase:
  • 62. 62  Tempo de restabelecimento ou de rearme (reset time) do relé, é o tempo necessário para após uma atuação o relé se recompor, isto é, estar pronto para iniciar uma nova operação completa. Relé de Sobrecorrente Tempo de Restabelecimento IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 63. 63  A ação do torque da mola traz a alavanca de tempo de volta. O tempo gasto até a alavanca atingir a sua posição inicial (que foi ajustado), é o tempo de rearme do relé.  O tempo de rearme é medido pelo fabricante para cada posição da curva do relé e corresponde a tempos de restabelecimento diferentes. Relé de Sobrecorrente Tempo de Restabelecimento IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 64. 64 Exemplo: Qual o tempo de rearme do relé IAC51 que está ajustado na Curva 5? Relé de Sobrecorrente Tempo de Restabelecimento IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 65. 65 Relé de Sobrecorrente Exemplos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 66. 66 Relé de Sobrecorrente Exemplos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 67. 67 Relé de Sobrecorrente Exemplos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 68. 68 M = Ip/RTC*Tap = M = 6 e curva 2,  1800/(500/5)*3 = 6 0,65 s = 39,16 ciclos Relé de Sobrecorrente Exemplos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 69. 69 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Exemplos Curva Tempo x Corrente Relé IAC 51 GE
  • 70. 70 M = Ip/RTC.Tap = M = 12 e curva 4  0,9 s = 54 ciclos 3600/(500/5)*3 = 12 Relé de Sobrecorrente Exemplos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 71. 71 M = Ip/RTC.Tap = M = 1,8 e curva 2  Considerando o relé IAC 51 aplicado como função 51N: 540/(500/5)*3 = 1,8 3,5 s = 210 ciclos Relé de Sobrecorrente Exemplos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 72. 72 M = Ip/RTC.Tap = M = 3,6 e curva 2  0,9 s = 54 ciclos 1080/(500/5)*3 = 3,6 Relé de Sobrecorrente Exemplos Considerando o relé IAC 51 aplicado como função 51N: IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 73. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Princípios de Coordenação de Relés de Sobrecorrente
  • 74. 74  Os relés devem operar o mais rápido possível, mantendo os princípios dentre, da sua seletividade de proteção.  Para formar uma cadeia onde ocorra a atuação em sequencia dos sistemas de proteção, onde o relé mais próximo do defeito atue prioritariamente, deve haver um escalonamento dos tempos de atuação sucessivos dos relés, garantindo a atuação prioritária da proteção do componente sob defeito e das sucessivas retaguardas. Princípios de Coordenação de Relés de Sobrecorrente IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 75. 75 • Coordenação é uma estratégia para obter a seletividade de proteção, para qualquer corrente de curto-circuito, através do escalonamento de tempo no sentido da carga para a fonte (circuitos radiais). Princípios de Coordenação de Relés de Sobrecorrente IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 76. 76  Proteção Primária: onde as proteções são duplicadas. Se houver falha de um relé o outro atua. No caso só se exige coordenação quando a falha for no sistema de abertura do disjuntor.  Proteção Secundária: geralmente adotada em sistema de porte modesto, onde a falha do sistema de proteção é garantida pela proteção de retaguarda (a montante) de acordo com a respectiva coordenação. Princípios de Coordenação de Relés de Sobrecorrente IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 77. 77  Garantia de coordenação, significa que a proteção mais próxima do defeito elimine o curto-circuito, com garantia que o sistema de proteção a montante não ative o seu circuito de abertura.  Tempo de Coordenação é a mínima diferença de tempo que dois relés mais próximos da cadeia de proteção devem ter para garantir coordenação. Princípios de Coordenação de Relés de Sobrecorrente IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  Prática Usual:  Relés Eletromecânicos e Estáticos: 0,4 segundos  Relés Digitais: 0,2 a 0,4 segundos
  • 78. 78  Para haver coordenação, os tempos de operação de dois reles sucessivos, devem satisfazer a inequação: Onde: Princípios de Coordenação de Relés de Sobrecorrente IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 79.  Os relés a montante mais próximos, devem ter um tempo de ajuste cuja diferença de tempo é o , isto é: 79 Coordenação de Relé de Sobrecorrente de Tempo Definido  O relé mais afastado deve ter o menor ajuste de tempo possível. Se a linha der continuidade, o mesmo deve coordenar com as proteções existentes a jusante;  A coordenação do relé de sobrecorrente de Tempo Definido (51), no sistema de energia elétrica é feito com a seguinte regra:  E assim sucessivamente...... IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 80. 80  Por exemplo, dado o sistema. Efetuar a coordenação supondo que todos relés tem sensibilidade para atuarem até a Barra D.  1° Passo: Para o Relé C mais afastado, adotar um tempo de atuação, por exemplo tC. Ajuste de tempo do Relé C Diagrama Unifiliar Coordenação de Relé de Sobrecorrente de Tempo Definido IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 81. 81  2° Passo: Para o Relé B mais próximo a montante, escolher o tempo tB que coordene com o Relé C. Isto é: Coordenação do Relé B e C  3° Passo: Para o Relé A mais próximo a montante de B, escolher o tempo tA que coordene com o Relé B. Isto é: Coordenação de Relé de Sobrecorrente de Tempo Definido IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 82. 82  O abaixo mostra o diagrama completo da coordenação: Coordenação completa dos relés de sobrecorrente com o tempo definido  A coordenação é simples, mas tem a desvantagem de não atender a filosofia da proteção, ou seja, os curtos-circuitos mais próximos da fonte são os mais perigosos, e pela característica da coordenação, os seus tempos de atuação estão muito altos. Coordenação de Relé de Sobrecorrente de Tempo Definido IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 83. 83 Coordenação completa dos relés de sobrecorrente com o tempo definido • Para melhorar o desempenho do sistema de proteção são utilizados relés de sobrecorrente com elementos instantâneos. Coordenação de Relé de Sobrecorrente de Tempo Definido IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 84. 84  Efetua-se primeiro o ajuste de pick-up do elemento instantâneo de todos os relés, após então, efetua-se o procedimento da coordenação.  Filosofia de Ajuste:  A coordenação segue as mesmas regras do Relé de sobrecorrente de tempo definido.  Ajustar o elemento instantâneo, utilizando a corrente de curto circuito trifásico a 85% da linha de transmissão a jusante do relé correspondente; Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 85. 85 Exemplo Calcular os ajustes para proteção do sistema radial mostrado abaixo. Todos os relés devem prover proteção até a barra D. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos
  • 86. 86  1º Passo: Primeiramente, faz-se o ajuste do alcance da unidade instantânea (50). Está “zona de proteção”vai desde o ponto de instalação do relé até 85% da linha de transmissão a jusante. Zona seletiva da unidade instantânea IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos
  • 87. 87 Zona seletiva da unidade instantânea  Note que as “zonas de proteção” pelas unidades instantâneas não se superpõem, são seletivas, não havendo problema de coordenação porque não há superposição de alcances, isto é, as “zonas de proteção” são independentes. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos
  • 88. 88 • A presença dos elementos instantâneos provê maior eficiência ao sistema de proteção, já que os curtos-circuitos próximos às barras serão eliminados instantaneamente. Coordenação do Relé B e C Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Definido IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 89. 89 • Ajustar os sistemas de proteção abaixo, provendo seletividade, de modo que todos os relés tenham sensibilidade para atuação até a Barra D. Diagrama Unifiliar Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente de Tempo Inverso Exemplo IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 90. 90 Curva ½ do relé C  1° Passo: Para o relé mais afastado, escolhe-se a menor curva de tempo possível. Por exemplo, escolher a curva 1/2. (curvas do relé) Observação: A curva de tempo escolhida para o Relé C, vai depender do que está ligado na D. Esta curva escolhida deverá coordenar com a proteção da Barra D, do mesmo modo e procedimento feito no Relé B do 2° Passo a seguir. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente de Tempo Inverso
  • 91. 91  2° Passo: Com a corrente de curto-circuito em C, calcular o múltiplo (MC) do relé C. Isto é: Onde: IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente de Tempo Inverso
  • 92. 92 Tempo de operação do relé C  3° Passo: Com o múltiplo (MC) e a curva 1/2 obtém-se o tempo (tc) de operação do relé C.  4° Passo: Para a mesma corrente de curto-circuito do 2° Passo, o tempo de operação do Relé B, para ficar coordenado com o Relé C, deve ser: IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente de Tempo Inverso
  • 93. Curva do Relé B. 93  5° Passo: Para a mesma corrente de curto-circuito do 2° Passo, calcular o múltiplo do Relé B (MB).  6° Passo: Com o múltiplo (MB) e o tempo de operação (tB) do Relé B, obtém- se na curva de tempo x corrente do fabricante, a curva de tempo de operação do Relé B. Na curva do fabricante, colocando-se (MB) e (tB) , obtém-se o ponto 1. Da família de curvas, escolhe aquela que passa pelo Ponto 1. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente de Tempo Inverso
  • 94. 94 Coordenação do relé B. • A curva do Relé B, selecionada nesse passo colocada no diagrama proporciona uma melhor visão da proteção juntamente com sua coordenação. • Note que a coordenação foi feita exatamente no ponto da instalação do TC da Barra C. Dai para frente, as duas curvas de, tempo ficam paralelas ou abrem-se um pouco, portanto garantindo sempre coordenação. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente de Tempo Inverso
  • 95. 95  A coordenação do Relé A segue a mesma sequência do 2° Passo em diante. Neste caso, o curto-circuito é no ponto da instalação do TC da Barra B. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente de Tempo Inverso
  • 96. 96  Devido a curva de tempo ser inversa, produziu-se uma proteção coordenada e adequada com a filosofia da proteção, ou seja, os curtos circuitos maiores são rapidamente eliminados.  Pode-se melhorar este sistema de proteção, utilizando elemento instantâneo incorporado nos relés de sobrecorrente IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Ajuste e Seletividade de Elementos de Sobrecorrente de Tempo Inverso
  • 97. 97 • A combinação de elemento instantâneos e de tempo inverso provê o melhor desempenho possível para os sistemas de proteção baseados em sobrecorrente.  1° Passo: Ajusta-se as unidades instantâneas de todos relés exatamente como abaixo: Zona seletiva da unidade instantânea IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso
  • 98. 98 Curva de tempo ½ do relé C  2° Passo: Para o relé mais afastado, escolher a menor curva de tempo. No caso por exemplo usar a curva 1/2.:  3° Passo: Com a corrente a 85% da LTCD . Calcular o múltiplo do Relé C e do Relé B. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso
  • 99. 99  Curto circuito corrente a 85% da LTCD  4° Passo: Com o múltiplo (Mc) e a curva 1/2, obter o tempo de atuação do Relé C. Curva de atuação do relé C. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso
  • 100. 100  5° Passo: Para um curto circuito ( ( ( ) no ponto 85% da LTCD, Isto é com o múltiplo MB, obter o tempo de atuação do Relé B, de modo a coordenar com o Relé C. Assim:  6° Passo: Com o tempo do Relé B e múltiplo MB, na curva do relé obter o ponto 1. Pelo ponto 1 obtém-se a curva do Relé B. Curva do Relé B Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 101. Diagrama unifilar com as curvas dos relés C e B 101  A curva do Relé B escolhida, colocada no diagrama unifilar, obtêm-se  A curva do Relé B não é definitiva. Deve-se verificar se a mesma coordena em todo o trecho com o Relé C. O ponto de teste é no local da instalação do TC.  A verificação é feita de acordo com os passos a seguir: Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 102. 102  7° Passo: Para em C, calcular o múltiplo do Relé B. Isto é: Curto circuito em C para verificação da coordenação  8° Passo: Calcular o tempo de atuação do Relé B, para a e em C. Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 103. 103 Tempo de atuação do Relé B  Com múltiplo M’B e a curva do Relé B, obtém-se o tempo de atuação do Relé B. Observação: Note que para a em C, o tempo de atuação do Relé C é zero, isto é, atua dentro da zona instantânea. Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 104. 104  9°Passo: Verificação da coordenação no ponto de instalação do Relé C. A verificação é feita através da comparação: • Se SIM, a curva escolhida do relé B coordena com o Relé C. • Se NAO, a curva do relé B, não coordena com o Relé C. Vá ao passo seguinte Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 105. Curva definitiva do Relé B 105  10° Passo: Deve-se, então, levantar a curva do Relé B, até coordenar com o Relé C no ponto de sua instalação. Portanto, o tempo do Relé B, deve ser:  Assim, com o múltiplo M’B e o tempo t”B, obtém-se no ponto 2 a nova e definitiva curva de atuação do Relé B. Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 106. 106  Para os relés a montante, basta repetir em sequência todo o processo. A coordenação total está mostrado Proteção e coordenação de relés de sobrecorrente de tempo inverso com elemento instantâneo, Seletividade de Elementos de Sobrecorrente Instantâneos e de Tempo Inverso IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 107. 107 Relé de Sobrecorrente Ajuste da Unidade Instantânea IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  A corrente de pick-up da unidade instantânea é calculada de acordo com a relação: UI = K x Ia RTC  K é chamado Fator de Assimetria da corrente de curto- circuito. Normalmente K = 1. Porém, para relés localizados próximos a barramentos de geração forte, onde é acentuada a assimetria da corrente de curto- circuito devido às reatâncias das máquinas, o valor de K é função da relação X/R.
  • 108. 108 Relé de Sobrecorrente Ajuste da Unidade Instantânea IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  Fator de Assimetria (k) em função da relação X/R no ponto de falta: 100 90 80 70 60 50 40 30 20 15 10 5 K 1,6 1,58 1,55 1,52 1,50 1,48 1,40 1,32 1,25 1,17 1,08 1,02  Assimetria da corrente de curto-circuito:
  • 109. 109 Relé de Sobrecorrente Ajuste da Unidade Instantânea IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos A 3 B 80% 1 2 3  Para o sistema da figura abaixo desejamos conhecer o valor da corrente máxima de curto-circuito no ponto 3, para ajustarmos a unidade instantânea que está no terinal A:
  • 110. 110 Relé de Sobrecorrente Ajuste da Unidade Instantânea IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  A variação da corrente de curto-circuito ao longo da LT é mostrada abaixo: 0,0 0,8 1,0 I2 I3 I1 A B
  • 111. 111 Relé de Sobrecorrente Ajuste da Unidade Instantânea IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  Verificando as relações: 0,0 0,8 1,0 E D B C A I1 I3 I2 ADE~ABC BC = AC DE AE I1 = Corrente de cc máxima na LT I2 = Corrente de cc máxima no terminal remoto I3 = Corrente de cc máxima a 80% da LT
  • 112. 112 Relé de Sobrecorrente Ajuste da Unidade Instântanea IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  Considerando a relação entre triângulos semelhantes na figura anterior : I1 - I2 = 1,0 portanto (I1 – I2) x 0,20 = I3 – I2 ou I3 - I2 0,2 UI (Ia) = I3 = (I1 – I2) x 0,20 + I2  O ajuste da UI também poderá ser expresso por: UI (Ia) = K x Ia = K x (I1 - I2) x 0,20 +I2 RTC RTC
  • 113. Relé de Sobrecorrente Direcional IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé JBCG - GE Eletromecânico Relé SPAJ 140C - ABB Eletrônico (Estático) Relé P14x – Areva Digital (Microprocessado)
  • 114. 114 Sistema Elétrico Radial • Sistema elétrico Radial é o tipo de sistema em que a energia elétrica trafega num só sentido. • Havendo um curto-circuito no sistema radial, a corrente elétrica sempre flui no sentido da fonte para o local do defeito. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 115. 115 Sistema Elétrico Radial • Havendo um curto-circuito no sistema radial, a corrente elétrica sempre vem flui em um só sentido Portanto, neste sistema pode-se utilizar relés mais simples, sem características direcionais. • Sempre que houver atuação da proteção, as barras a jusante ficarão desenergizadas. Consequentemente, todos os consumidores conectados a essas barras ficarão sem energia. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 116. 116 Sistema Elétrico Radial • De um modo geral, as principais características do sistema elétrico radial são:  Coordenação mais fácil do sistema de proteção.  Mais barato;  Mais simples;  Menor continuidade de serviço;  Maior quantidade de consumidores sem energia;  Maior queda de tensão;  Menos confiável;  Sistema de proteção mais simples; IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 117.  Sistema elétrico em Anel é o tipo de sistema em que a energia pode trafegar (fluir) em qualquer sentido.  No caso de defeito, o curto-circuito é alimentado por correntes elétricas provenientes de todas as fontes. Sistema Elétrico em Anel IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 118. 118 • A corrente elétrica de curto-circuito converge para o ponto de defeito a partir de todas as fontes. • Neste caso, para haver seletividade, a proteção deve ter características direcionais. • A grande vantagem do sistema em anel é que nos defeitos nas linhas de transmissão, a proteção atua desconectando a linha sem desenergizar as barras, que permanecem alimentadas por outra (s) fonte (s). Assim, é minimizado o desligamento para cargas de consumidores. Sistema Elétrico em Anel IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 119. Chaves/Disjuntores • A proteção deste sistema só é possível com relés direcionais (ANSI 67) ou com relés de distância (ANSI 21). Sistema Elétrico em Anel IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 120. 120 • De um modo geral, as principais características do sistema elétrico em Anel são:  Coordenação mais complexa dos sistemas de proteção;  Mais caro e mais complexo;  Maior continuidade de serviço;  Menor quantidade de consumidores sem energia;  Menor queda de tensão;  Mais confiável;  Sistema proteção mais complexo; Sistema Elétrico em Anel IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 121. 121  Proteção de sobrecorrente caracterizada por operar apenas para um sentido pré-estabelecido do fluxo de potência.  Quando a corrente elétrica flui no sentido oposto ao previamente estabelecido para operação, um conjugado de desoperação é exercido, impedindo a atuação do relé.  Daí a aplicação deste tipo de proteção em linhas interligadas (não-radiais), onde o uso da proteção não-direcional compromete sensivelmente a seletividade. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional
  • 122. 122 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente não-Direcional  Análise da proteção para faltas em um circuito em anel:
  • 123. 123 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  Falta no Ponto A:  Para haver seletividade deverá abrir o disjuntor 152 através do relé 152;  Serão sensibilizados os relés 151, 251 e 351;  Tempo 151 < Tempo 251 e Tempo 351.  Falta no Ponto B:  Para haver seletividade deverá abrir o disjuntor 252 através do relé 251;  Serão sensibilizados os relés 251, 351 e 151;  Tempo 251 < Tempo 351 e Tempo 151. Relé de Sobrecorrente não-Direcional
  • 124. 124 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  Falta no Ponto C:  Para haver seletividade deverá abrir o disjuntor 352 através do relé 351;  Serão sensibilizados os relés 351, 151 e 251;  Tempo 351 < Tempo 151 e Tempo 251. Conclusão: A coordenação por escalonamento de tempo é praticamente impossível já que cada relé teria que atender a diversas situações diferentes. Relé de Sobrecorrente não-Direcional
  • 125. 125 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional  Análise da proteção para faltas em um circuito em anel:
  • 126. 126 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos  Falta no Ponto A: Somente o disjuntor 152 será aberto pelo relé 167;  Os relés 267 e 367 terão conjugado de desoperação;  Falta no Ponto B:  Somente o disjuntor 252 será aberto pelo relé 267;  Os relés 367 e 167 terão conjugado de desoperação;  Falta no Ponto C:  Somente o disjuntor 352 será aberto pelo relé 367;  Os relés 167 e 267 terão conjugado de desoperação; Relé de Sobrecorrente Direcional
  • 127. 127 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional  Constituição Básica:  Unidade direcional (wattimétrica);  Unidade de Sobrecorrente temporizada  Unidade de Sobrecorrente instantânea (opcional);  Unidades Auxiliares (bandeirolas, selamento, etc.).
  • 128. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos 128 Relé de Sobrecorrente Direcional Esquema Funcional
  • 129. 129 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Conexão (Polarização)  Em geral a unidade direcional é polarizada por tensão e controla direcionalmente a operação da unidades temporizada e instantânea.  O princípio de funcionamento de como o torque é desenvolvido pode ser comparado ao torque de um disco de indução com elemento wattimétrico.  As características de tempo dependente (inversa, muito inversa, etc.) da unidade temporizada são obtidas através da ação do imã permanente sobre o disco.
  • 130. 130 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Conexão (Polarização)
  • 131. 131 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Conexão (Polarização)  Para que exista um torque na direção desejada o relé direcional necessita de duas grandezas agindo no sentido de operação:  Grandeza de Operação – Normalmente definida pela corrente;  Grandeza de Polarização – Pode ser definida pela corrente ou tensão, mas na maioria das aplicações utiliza-se a tensão.  A direcionalidade será determinada pela comparação dos fasores da tensão de polarização (TP) e da corrente (TC)
  • 132. 132 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Onde: K = Constante do relé V = Tensão de polarização da unidade direcional I = Corrente que circula na bobina de corrente do relé  = Ângulo de Máximo Torque informado pelo fabricante  = Ângulo de defasagem entre a tensão de polarização (V) e a corrente (I) T = K x V x I x cos( - )  O torque da unidade direcional polarizada por tensão em quadratura é dado por Relé de Sobrecorrente Direcional Conexão (Polarização)
  • 133. 133 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos T = K x V x I x cos( - )  O torque da unidade direcional polarizada por tensão em quadratura é dado por Relé de Sobrecorrente Direcional Conexão (Polarização)
  • 134. 134 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos T = K x V x I x cos( - )  O torque da unidade direcional polarizada por tensão em quadratura é dado por Relé de Sobrecorrente Direcional Conexão (Polarização)
  • 135. 135 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Conexão (Polarização)  Na maioria dos relés direcionais a unidade direcional é percorrida pela corrente da fase correspondente à ligação do relé, enquanto a tensão aplicada à bobina de potencial é referente às outras duas fases. Essa conexão é chamada polarização em quadratura. Relé Corrente Tensão A Ia Vbc B Ib Vca C Ic Vab
  • 136. Relé de Sobrecorrente Direcional Conexão dos Circuitos de Corrente e Tensão IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 137. Relé de Sobrecorrente Direcional Diagrama de Comando (cc) IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 138. 138 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Traçado das Faixas de Conjugado  Conhecendo-se o ângulo de máximo torque de uma unidade direcional pode-se, a partir da equação do conjugado, determinar de forma gráfica as regiões de operação e de desoperação do relé.  Para representar graficamente as faixas de conjugado deve-se considerar a tensão como sendo a referência.  A partir daí traça-se uma linha pontilhada (CM+) que dista da referência de um ângulo correspondente ao ângulo de máximo torque (AMT).
  • 139. 139 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Traçado das Faixas de Conjugado  Uma perpendicular à linha do conjugado máximo definirá a faixa de conjugado nulo.  Um prolongamento da linha de conjugado máximo positivo (no sentido oposto a este) definirá o conjugado máximo negativo (CM-).  A área correspondente ao conjugado negativo (C<0 ou CM-) é a área de não-operação da unidade direcional.  A área correspondente ao conjugado positivo (C>0 ou CM+) é a área de operação da unidade direcional.
  • 140. 140 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Traçado das Faixas de Conjugado Vref
  • 141. 141 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Traçado das Faixas de Conjugado Vref CM+ 45º.
  • 142. 142 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Traçado das Faixas de Conjugado Vref C=0 45º. CM+ C=0
  • 143. 143 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Traçado das Faixas de Conjugado Vref C=0 45º. CM+ C=0 CM-
  • 144. 144 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Traçado das Faixas de Conjugado Vref C=0 45º. CM+ C=0 CM-
  • 145. 145 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Tipos de Polarização (Conexão)  Conexão 90o - Corrente de operação Ia adiantada da tensão de polarização Vbc de um ângulo de 90o elétricos.
  • 146. 146 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Tipos de Polarização (Conexão)  Conexão 60o - Corrente de operação Ia adiantada da tensão de polarização Vbc + Vab de um ângulo de 60oelétricos.
  • 147. 147 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Tipos de Polarização (Conexão)  Conexão 30o - Corrente de operação Ia adiantada da tensão de polarização Vac de um ângulo de 30oelétricos.
  • 148. 148 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Neutro (67N)  Assim como os relés direcionais de fase, são dotados de Unidades temporizadas e instantâneas;  Também são dotados das mesmas curvas de operação tempo x corrente dos relés direcionais de fase.  Operam para defeitos envolvendo a terra, incluindo defeitos de alta impedância, cujos valores de corrente podem ser pequenos, próximos ou inferiores às correntes de carga.  São polarizados com a tensão residual que aparece no momento dos defeitos envolvendo a terra, obtida do secundário dos TPs conectados em delta aberto.
  • 149. 149 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Neutro (67N)
  • 150. TEMPO Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 151.  Os ajustes devem ser revisados  Periodicamente;  Por elevação dos níveis de curto-circuito;  Por variação na distribuição das correntes de contribuição para as faltas;  Por mudanças na topologia do sistema elétrico que resultem em alteração nos níveis de curto-circuito e/ou redefinição de zonas de atuação. Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 152.  Nas linhas multi-terminais:  A UI deve ser ajustada para não alcançar o terminal eletricamente mais próximo;  Normalmente a UI é ajustada para um alcance entre 80% e 90% da LT.  As UT devem coordenar com todas as UT adjacentes. R1 R2 R3 Se o terminal de R2 for muito próximo, a UI de R1 terá que ficar necessariamente fora de serviço. Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 153. R1 R3 R2 R4 Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes  Considere o sistema de fonte dupla da figura, onde as UT dos relés R1, R2, R3 e R4 (função 67) foram coordenadas com as proteções das fontes:  R1 e R3 foram ajustados com baixos TDs.  R2 e R4 foram ajustados com TDs maiores. IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 154. R1 R3 R2 R4 IR1I1 I2I3 I4 41R1 III  3R2 II  4R4 II   R3 não é sensibilizado devido à direcionalidade.  R4 deve coordenar com R1  TR4  TR1  R1 aciona o respectivo disjuntor e a corrente IR1 é interrompida num tempo TR1 Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 155.  Situação após a abertura do disjuntor de R1 R2 R3 R4 I5 I6I7 I8 7R2 II  8R3 II   R4 deixa de ser sensibilizado devido à direcionalidade.  R3 deve coordenar com R2 Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 156.  Situação após a abertura do disjuntor de R1 R2 R3 R4 I5 I6I7 I8 Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes R2R2 3 INICIALR2 TAPRTC I MTA   R2R2 7 FINALR2 TAPRTC I MTA   IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 157. Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes R3 R2 R4 R6R5 R1 R8R7 SE A SE C SE BLT1 LT2 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 158. Relé de Sobrecorrente Direcional Filosofia de Aplicação e Ajustes  Para o sistema elétrico da figura, insira em uma tabela todos os pares de relés/disjuntores que devem ter a sua Unidade Temporizada coordenada, indicando o local do defeito considerado na definição desses pares de coordenação. Todos os relés são DIRECIONAIS de corrente... Pares de Coordenação Local do Defeito R1 x R4 LT2 A-B IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos
  • 159. 159 IPUC – DEE - Proteção de Sistemas Elétricos Relé de Sobrecorrente Direcional Referências para Estudo 1 – Mamede Filho, J., Mamede, D. R., Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – GEN-LTC. (Capítulo 3) 2 – Caminha, A. C., Introdução à Proteção dos Sistemas Elétricos – Edgard Blücher (Capítulo 3).