APOSTILA - Filosofia da Proteo

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    18-Oct-2015

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  • Filosofia da Proteo Proteo S.E.P.

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    1) Filosofia da Proteo 1.1) O Curto-Circuito Representa o Maior Obstculo ao Fornecimento Contnuo

    de Energia Eltrica

    O objetivo de uma instalao industrial o de produzir continuamente e economicamente.

    A habilidade de produzir dependente da qualidade e continuidade do fornecimento de energia eltrica, e as interrupes deste fornecimento podem ser avaliadas diretamente em termos de perda de produo.

    O trajeto normal da corrente eltrica em um sistema eltrico de potncia da fonte geradora (a qual pode ser representada pelo sistema da concessionria), atravs dos condutores de cobre (ou de alumnio) nos geradores, transformadores e linha de transmisso carga, sendo que a corrente confinada a este trajeto pelo isolamento eltrico. Este isolamento eltrico pode ser rompido, ou pelo efeito da temperatura e tempo de uso, ou pelo efeito de acidente fsico, de modo que, caso isto ocorra, a corrente segue ento um trajeto anormal, geralmente conhecido como curto-circuito ou falta. Sempre que isto ocorrer a capacidade destrutiva da enorme energia do sistema de potncia poder causar danos dispendiosos aos equipamentos, danos ao pessoal, quedas de tenso violentas e perdas de faturamento devidas interrupo do fornecimento de energia e conseqente perda de produo.

    Tais faltas podem ser tornadas raras por meio de um bom projeto de linhas e equipamentos, mas um certo nmero de faltas ocorrer inevitavelmente devido s descargas atmosfricas e condies acidentais imprevistas.

    Portanto como vimos anteriormente, o maior obstculo ao fornecimento de energia aos consumidores representado pelo curto-circuito.

    O objetivo dos sistemas de proteo e mais especificamente dos rels de proteo pois, quando da ocorrncia de uma falta, atuar e desligar os disjuntores de modo a isolar somente a parte defeituosa do sistema de potncia, sendo que isto deve ser feito to rapidamente quanto possvel para minimizar os danos aos equipamentos e ao pessoal.

    O sistema de proteo constitudo principalmente de pequenos dispositivos que recebem e supervisionam constantemente todas as grandezas de sistemas, ou seja, tenses, correntes, freqncia, potncia, bem como grandezas inerentes aos prprios equipamentos como a temperatura dos enrolamentos e do leo dos transformadores de potncia. Estes pequenos dispositivos so denominados RELS DE PROTEO ou simplesmente, RELS.

    O ideal seria que a proteo fosse preventiva (como o seu nome faz crer), isto , que ela pudesse se antecipar e evitar faltas (e o conseqente desligamento dos disjuntores), mas isto obviamente impossvel, exceto quando a causa original da falta cria algum defeito o qual possa operar o rel de proteo.

    At agora somente um tipo de rel pode ser citado como pertencente a esta categoria, e este tipo o rel detetor de gs (rel Buchholz), que usado na proteo de transformadores de potncia.

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    Ele opera quando o nvel do leo, que fica localizado dentro o rel, abaixado pela acumulao de gs desprendido devido a um defeito incipiente dentro do transformador.

    Concluindo podemos dizer ento que na maioria dos casos a proteo age somente aps a falta Ter ocorrido, e vamos citar aqui a comparao feita no livro Power System Protection, vol.1, editado pelo The Electricity Council que compara a proteo a: Uma ambulncia na base do penhasco, ao invs de uma cerca no topo.

    Fig.1 Sistema Eltrico de Potncia (gerador, transmisso e distribuio de energia eltrica) G gerador T1,T2 transformador de potncia D1,D2,D3,D4,D5,D6 disjuntores B1,B2,B3 barramentos L.T. linha de transmisso 1.2) O Custo do Sistema de Proteo , usualmente, de 0,5 a 2% do custo do

    equipamento protegido

    A proteo de um sistema eltrico de potncia uma parte do controle do mesmo que visa evitar a avaria das instalaes, quando da ocorrncia de uma falta, com a diminuio do tempo do desligamento.

    Sendo o custo do sistema de proteo, usualmente extremamente pequeno, da ordem de 0,5 a 2% do custo do equipamento protegido, o mesmo representa um investimento relativamente reduzido comparado com o investimento feito na aquisio do equipamento.

    Inclusive se considerarmos o custo econmico das avarias que esta proteo evita, veremos que o investimento feito na mesma altamente compensador.

    O custo de um reparo maior em um gerador, por exemplo, muitas vezes o custo dos melhores esquemas de proteo, e semelhantemente um dia de perda de produo em uma parte de uma instalao industrial pode exceder o custo de um sistema de proteo adequado.

    No obstante, ou por falta de compreenso adequada da importncia do sistema de proteo, ou por falta de um estudo preliminar mais completo sobre esta proteo, h as vezes, conforme relatam os autores mais versados no assunto, uma tendncia em se considerar, economicamente, o custo do sistema de proteo separado do custo do equipamento protegido.

    Em conseqncia, feita economia de dispositivos de proteo indispensveis, tornando a proteo deficiente ou mesmo intil.

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    1.3) Funo da Proteo

    J vimos, anteriormente que a operao de um sistema eltrico sempre confrontada com possibilidade de ocorrncia de faltas nos circuitos e nos elementos que compe o mesmo.

    O sistema eltrico tambm est sujeito s condies anormais de operao tais como as causadas por sobrecargas, que acarretam uma elevao excessiva de temperatura com a conseqente deteriorao do isolamento eltrico.

    Quando algum elemento do sistema sofre um curto-circuito ou ento est operando de modo anormal, a permanncia do mesmo no sistema torna-se impraticvel, podendo inclusive afetar o restante do sistema. Neste caso, devemos ter a sua retirada de servio de maneira rpida e automtica, pela abertura dos disjuntores correspondentes.

    Se uma condio anormal de operao ou falta surge no sistema, mas sua natureza no impe o isolamento imediato da parte atingida, deveremos ter ento somente a energizao de um alarme (lmpadas de sinalizao, leds, campainha, buzina), alertando ao operador para que o mesmo tome providncias para sanar a anormalidade.

    A operao do disjuntor ou alarme conseguida com a combinao de vrios rels que so denominados rels de proteo.

    Por rels de proteo so conhecidos os dispositivos cuja funo guardar os diversos componentes de um sistema eltrico (gerao, transmisso e distribuio), de modo que quando uma condio anormal ou falta, eles atuem isolando, atravs dos disjuntores apropriados, o elemento defeituoso ou ento energizando um dispositivo de alarme. Esta a funo principal dos rels de proteo.

    A funo secundria consiste em promover uma indicao da localizao e do tipo de falta, atravs da indicao de operao dos rels que atuaram por meio de uma bandeirola ou led incorporados nos mesmos. 1.4) Objetivos Bsicos Alcanados com um Sistema de Proteo Bem Projetado

    Podemos dividir os objetivos conseguidos com um sistema de proteo bem feito em objetivos materiais e objetivos operacionais.

    Os objetivos materiais alcanados so os de menores danos em equipamentos

    (consequentemente menores custos de manuteno e de material de reserva) e em pessoal. Os objetivos operacionais conseguidos so os de menores interrupes

    (consequentemente diminuio de manobras) e reduo de oscilaes (consequentemente perdas de sincronismo). 1.5) Aspectos Considerados na Proteo

    Na proteo de um sistema eltrico, devem ser examinados trs aspectos: operao normal, preveno contra faltas eltricas e a limitao dos efeitos devidos s faltas.

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    a) A operao normal presume: - Inexistncia de falhas do equipamento; - Inexistncia de erros do pessoal de operao e de manuteno; - Inexistncia de atos ditos segundo a vontade divina (Atos do Demo).

    Seria extremamente complexo e antieconmico pensar-se em eliminar por completo as

    faltas, e devido a isto providncias devem ser tomadas no sentido de preveno e/ou limitao dos efeitos das faltas. Algumas providncias na preveno contra as faltas so:

    - Previso de isolamento adequado; - Coordenao de isolamento; - Uso de cabos pra-raios e baixa resistncia de p-de-torre; - Instrues apropriadas de operao e manuteno, etc.. b) A limitao dos efeitos das faltas inclui: - Limitao da magnitude da corrente de curto-circuito (reatores); - Projeto capaz de suportar os efeitos mecnicos e trmicos das correntes de falta; - Existncia de circuitos mltiplos (duplicata) e geradores de reserva; - Existncia de rels e outros dispositivos de proteo, bem com disjuntores com capacidade de interrupo adequada; - Meios para observar a efetividade das medidas acima (oscilgrafos, oscilopertubgrafos); - Finalmente, anlises freqentes sobre as mudanas do sistema (crescimento e desdobramento das cargas) com os conseqentes reajustes dos rels, reorganizao do esquema operativo, etc..

    Verifica-se, pois, que a existncia de rels apenas uma das providncia no sentido de minimizar danos aos equipamentos e interrupes no servio quando ocorrem faltas eltricas no sistema, mas sem dvida a sua importncia imensurvel. 1.6) Faltas nos Sistemas Eltricos de Potncia

    Por definio falta o tempo usado para denotar um afastamento acidental das condies normais de operao.

    O curto-circuito pode ser traduzido de alguma das seguintes formas: - Altas correntes e quedas de tenso (ambas no so exclusivas do mesmo); - Aparecimento das componentes de seqncia negativa e de seqncia zero de tenso e/ou

    corrente (contudo a presena de um simples desequilbrio no quer dizer que se trata de curto);

    - Variao da impedncia aparente correspondente a relao tenso/corrente no local onde o rel est instalado, e que brusca e maior quando da ocorrncia do curto do que nas simples variaes de carga;

    - Diferenas acentuadas de fase e/ou amplitude entre a corrente de entrada (Ic) e a sada (Is) de um elemento do sistema.

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    1.7) Tipos de Curto-circuito

    Num circuito trifsico podem ocorrer 4 tipos de curto-circuito: - Entre os 3 condutores de fase (trifsico); - Entre os 2 condutores de fase (bifsico); - Entre um dos condutores de fase e a terra (fase-terra); - Entre dois condutores de fase e a terra (bifsico-terra);

    Uma tabela estatstica nos fornece a freqncia aproximada dos diversos tipo de curto, ou seja:

    Trifsico --------------- 5% Bifsico --------------- 15% Bifsico-terra --------- 10% Fase-terra -------------- 70%

    1.8) Gerador Sem Carga Falta Trifsica

    a) Condies no ponto de falta:

    Va = Vb = Vc; Ia + Ib + Ic = 0

    b)

    a

    a

    a

    c

    b

    a

    a

    a

    a

    VVV

    aaaa

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    VVV

    2

    2

    2

    2

    2

    1

    0

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    1113/1

    11

    1113/1

    Va0 = Va Va1 = 1/3 (1 + a + a2) Va = 0 ou Va1 = 0

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    Va2 = 1/3 (1 + a2 + a) Va = 0 ou Va2 = 0 c)

    2

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    0

    2

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    0

    000000

    0

    0

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    III

    ZZ

    ZE

    VVV

    Va0 = - Ia0Z0

    0 = Ea Ia1Z1 ou Ia1 = Ea / Z1 0 = - Ia2Z2 e Ia2 = 0 pois Z2 tem valor finito d)

    c

    b

    a

    a

    a

    a

    III

    aaaa

    III

    2

    2

    2

    1

    0

    11

    1113/1

    Ia0 = 1/3 (Ia + Ib + Ic) = 0 ou Ia0 = 0

    e)

    0

    0

    11

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    11

    1111

    2

    2

    2

    1

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    2

    2a

    a

    a

    a

    c

    b

    a

    Iaaaa

    III

    aaaa

    III

    Ia = Ia1 = Icc3 = Ea / Z1 Ib = a2Ia1 = a2Ia ou Ib = a2Ia Ic = aIa1 = aIa ou Ic = aIa Temos tambm que: Va0 = - Ia0Z0 = - 0Z0 Quando Z0 = valor finito Va0 = 0 Quando Z0 = valor infinito Va0 = indeterminado

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    11

    00

    2

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    0

    2

    1

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    0

    0

    00

    ZIZIE

    ZI

    III

    ZZ

    ZE

    V

    a

    aa

    a

    a

    a

    a

    a

    a

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    Diagrama de Seqncias:

    1.9) Gerador Sem Carga Falta Fase-Terra

    a) Condies no Ponto de Falta:

    Ib = 0; Ic = 0; Va = 0 b)

    00

    11

    1113/1

    11

    1113/1

    2

    2

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    2

    2

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    a

    a

    a

    a

    c

    b

    a

    a

    a

    a

    I

    aaaa

    III

    III

    aaaa

    III

    Ia1 = Ia2 = Ia0 = Ia/3 = Icc -T / 3

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    c)

    1

    1

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    1

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    1

    0

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    1

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    000000

    0

    0

    000000

    0

    0

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    III

    ZZ

    ZE

    VVV

    III

    ZZ

    ZE

    VVV

    Multiplicando ambas as matrizes pela matriz [1 1 1], temos: Va0 + Va1 + Va2 = Va = 0 = - Ia1Z0 + - Ia1Z1 Ia1Z2

    Ia1 = Ea / (Z1 + Z2 + Z0) e Ia = Icc -T = 3Ia1 = 3Ia2 = 3Ia0 = 3Ea / (Z1 + Z2 + Z0) Diagrama de Seqncias:

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    1.10) Gerador Sem Carga Falta Fase-Fase

    a) Condies no Ponto de Falta: Vb = Vc ; Ia = 0 ; Ib = - Ic b)

    b

    b

    a

    c

    b

    a

    a

    a

    a

    VVV

    aaaa

    VVV

    aaaa

    VVV

    2

    2

    2

    2

    2

    1

    0

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    1113/1

    11

    1113/1

    Va1 = Va2 c)

    c

    c

    a

    a

    a

    c

    b

    a

    a

    a

    a

    II

    aaaa

    III

    III

    aaaa

    III

    0

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    1113/1

    11

    1113/1

    2

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    0

    Ia0 = 0 ; Ia2 = -Ia1

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    d)

    1

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    000000

    0

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    000000

    0

    0

    a

    aa

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    II

    ZZ

    ZE

    VVV

    III

    ZZ

    ZE

    VVV

    Temos das equaes acima que: Va0 = - Ia0Z0 = - 0Z0 e supondo que Z0 = valor finito teremos que Va0 = 0 Teremos portanto que:

    1

    1

    2

    1

    0

    1

    1

    0

    000000

    0

    00

    a

    aa

    a

    a

    II

    ZZ

    ZE

    VV

    Multiplicando ambas as matrizes pela matriz [1 1 1], teremos: 0 = Ea Ia1Z1 Ia1Z2 ou Ia1 = Ea / (Z1 + Z2) e Ib = - Ic = Icc - = Ib1 + Ib2 + Ib0 = a2Ia1 + aIa2 + Ia0 = = a2Ia1 aIa1 = (a2 - a)Ia1 ou Ib = - Ic + Icc - = - j 3 Ia1 Diagrama de Seqncias:

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    Observao: Temos que 211 ZZEI aa

    e supondo que Z1 =Z2 teremos que 11

    2ZEI aa (1)

    Vimos que Icc - = - j 3 Ia1 (2) e calculando o valor de Ia1 dado pela equao (1) em (2) vir que:

    123f-f cc

    ZEjI a

    Como fcca IZE

    31 teremos que: fccfccffccfccffccfccf IIouIjIouIjI 333 %)86())(86,0(

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    1.11) Requisitos de um Sistema de Proteo

    Um sistema de proteo deve preencher os seguintes requisitos: a) Seletividade

    a habilidade da proteo em discriminar e somente desconectar do sistema a parte atingida pela falta. A seletividade a principal condio para assegurar ao consumidor um servio seguro e contnuo.

    A no seletividade na interrupo conduzir indesejavelmente a extenso da falta s partes ss do sistema, trazendo assim maiores prejuzos no s para o fornecedor, mas tambm ao consumidor.

    Seja o sistema mostrado a seguir:

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    Faltas Disjuntor a ser aberto

    F1 D6 F2 D7 F3 D2 F4 D1 F5 D3

    Caso ocorram as faltas acima e abram os disjuntores relacionados o sistema de proteo ter atuado seletivamente. b) Rapidez

    De acordo com o seu tempo de atuao os rels podem ser classificados como: Instantneos Temporizados

    O intervalo de tempo dentro do qual a falta deve ser eliminada consiste do tempo requerido pela proteo mais o tempo de operao do disjuntor, ou seja:

    Telim.falta = tr + td

    Considera-se uma proteo de atuao rpida quando o tempo de atuao da mesma

    oscila entre 1 e 5 ciclos e o tempo de operao do disjuntor deve estar entre 2 e 7 ciclos. Desta forma o tempo total de desligamento estar compreendido entre 3 e 12 ciclos.

    Com a finalidade de limitar as avarias que um curto pode produzir, diminuir o tempo de baixa tenso nos terminais dos consumidores e manter os geradores em operao estvel, as faltas devem ser anuladas no menor tempo possvel.

    Consequentemente, sob este prisma, desejvel que a rapidez da proteo seja utilizada.

    Entretanto est provado que uma proteo que seja ao mesmo tempo rpida e seletiva extremamente complexa e onerosa. Sua aplicao no sempre justificvel.

    Utiliza-se, em muitos casos, a aplicao de formas mais simples de proteo, atuando com temporizao. c) Sensibilidade

    Uma proteo deve possuir sensibilidade suficiente s faltas e condies anormais que possam aparecer.

    Deve ser tal que a proteo perceba um curto na extremidade do circuito por ela guardado mesmo que ele seja de pequena intensidade. d) Simplicidade

    O sistema de proteo deve ser o mais simples possvel. A confiabilidade fica reduzida com o aumento do nmero de componentes. e) Economia

    fundamental obter o mximo de proteo com um custo mnimo compatvel com o equipamento protegido.

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    f) Religamento A grande maioria das faltas so de carter fugitivo, advindo da que a utilizao de rels

    de religamento aumenta bastante a eficincia da operao do sistema. g) Segurana

    Finalizando, uma proteo deve ser segura.

    Em nenhum caso, dever realizar uma proteo falsa ou no atuar em caso da ocorrncia de faltas ou condies anormais.

    A segurana alcanada levando em considerao os seguintes itens:

    - Usando rels de alta qualidade e eficincia conhecidas; - Utilizando no projeto esquemas que contenham o menor nmero possvel de rels e contatos; - Utilizando boa mo de obra na execuo do trabalho; - Supervisionamento e mantendo regularmente a proteo. 1.12) Definio de rel de proteo (ABNT)

    Dispositivo por meio do qual um equipamento eltrico operado quando se produzem variaes nas condies deste equipamento ou do circuito em que ele est ligado ou em outro equipamento associado.

    Outras normas definem o rel como sendo um dispositivo cuja funo detectar, nas linhas ou equipamentos faltosos, condies perigosas ou indesejveis ao sistema e iniciar as manobras convenientes de chaveamento ou ento dar o aviso adequado. 1.13) Constituio Bsica de um Rel

    Nos rels usuais, pode-se distinguir 3 elementos bsicos:

    - Elemento Sensitivo: s vezes chamado tambm de elemento de medio ou elemento motor.

    Responde s variaes do parmetro de atuao, como por exemplo, a corrente no circuito protegido. Sua funo manter contato permanente com a grandeza a ser controlada ou com uma amostra da mesma.

    - Elemento de Comparao: chamado tambm de elemento antagnico. Compara a ao do parmetro de atuao com um ajuste prvio no rel. Sua funo a de estabelecer o limite entre a situao normal e a defeituosa atravs de valores pr-determinados.

    - Elemento de Comando: trata-se de um elemento finalizador, cujo acionamento depende dos outros dois elementos. Sua funo a de permitir a operao de um equipamento. Provoca

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    uma mudana sbita no parmetro de controle tal como o fechamento do circuito da corrente operativa.

    1.14) Principais Componentes de um Sistema de Proteo

    Os principais componentes de um sistema de proteo esto mostrados na fig. abaixo, ou seja:

    1.15) Esquema Orientativo de Funcionamento de um Sistema de Proteo

    O esquema orientativo de funcionamento de um sistema de proteo est mostrado na fig. abaixo, ou seja:

    Durante condies normais o contato N.A. (normalmente aberto) do rel fica aberto e o

    contato principal do disjuntor fica fechado. Na ocorrncia de uma falta o contato N.A. do rel fecha e energiza a B.A. (bobina de abertura) do disjuntor que, por sua vez, promove a abertura dos seus contatos principais. 1.16) Classificao dos Rels

    Os rels podem ser classificados segundo diferentes critrios.

    R: Rel: elemento que detecta faltas no sistema TC: Transformador de corrente TP: Transformador de potencial: equipamentos que fornecem as grandezas eltricas aos rels 52: Disjuntor: Interromper as correntes de falta

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    Citaremos os seguintes: quanto grandeza fsica pela qual o elemento sensitivo influenciado, quanto grandeza ser controlada, quanto funo, quanto ao mtodo de conexo sensitivo, quanto ao tempo de operao e quanto ao princpio de funcionamento. a) Quanto Grandeza Fsica pela qual o Elemento Sensitivo Influenciado

    De acordo comeste critrio temos a seguinte classificao: rels eltricos, mecnicos, ticos, acsticos, etc.. Os nicos que nos interessam so os eltricos, pois utilizam uma grandeza eltrica para o seu funcionamento. b) Quanto Grandeza a ser Controlada

    De acordo com este critrio temos a seguinte classificao: rels de corrente, de tenso, de potncia, de impedncia, de reatncia, de freqncia, de ngulo de fase, etc., sendo que cada um desses ser designado por um dos termos abaixo: - Sobre: rel que opera para valores da grandeza atuante acima de limites pr-determinados; - Sub: rel que opera para valores da grandeza atuante abaixo de limites pr-determinados; - Direcional: rel que opera quando a grandeza atuante assume uma direo num sentido pr-

    determinado. O valor da grandeza atuante deve estar tambm acima de valores pr-determinados;

    - Diferencial: rel que opera quando a diferena entre dois valores de uma mesma grandeza supera um nvel pr-determinado.

    c) Quanto Funo

    De acordo com este critrio os rels so classificados segundo uma numerao que a ABNT normalizou para simbolizar as funes particulares dos rels, e das quais listaremos algumas a seguir: 21 Rel de Distncia 25 Rel de Verificao de Sincronismo 26 Rel de Temperatura de leo 27 Rel de Subtenso 30 Rel Anunciador 32 Rel Direcional de Potncia 46 Rel de Sobrecorrente de Seqncia de Fase Negativa 48 Rel de Seqncia Incompleta 49 Rel de Temperatura de Enrolamento 50 Rel de Sobrecorrente Instantneo 51 Rel de Sobrecorrente Temporizado 59 Rel de Sobretenso 62 Rel Temporizao 63 Rel Buchholz 64 Rel de Sobretenso de Terra 67 Rel de Sobrecorrente Direcional 79 Rel de Religamento 81 Rel de Freqncia 86 Rel Auxiliar de Bloqueio 87 Rel Diferencial

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    d) Quanto ao Mtodo de Conexo do Elemento Sensitivo Neste critrio teremos:

    - Rels Primrios: Elemento sensitivo diretamente conectado ao circuito do elemento protegido.

    - Rels Secundrios: Elemento sensitivo conectado ao circuito do elemento protegido atravs de TP ou TC.

    Rels primrios so usados somente em baixa e mdia tenso pois sua aplicao em alta tenso torna-se difcil pelas complicaes que surgem durante ajustes, superviso, instalao ou retirada do rel com a linha energizada.

    Tanto os rels primrios como os secundrios podem ter atuao direta ou indireta, ou

    seja: Atuao Direta: O rel atua diretamente, geralmente, mecanicamente, sobre o dispositivo de abertura. Atuao Indireta: Os contatos do rel fecham diretamente, ou atravs de um rel auxiliar o circuito da bobina de atuao do disjuntor.

    O rel mais usado o rel secundrio com atuao indireta, pois tais rels permitem ajustes, reparos, remoes durante a operao do elemento que eles protegem.

    So eletricamente isolados do circuito de alta tenso atravs de TP e TC.

    Rel Primrio de Atuao Direta (Mais Usado)

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    Rel Secundrio de Atuao Indireta (Mais Usado)

    e) Quanto ao Tempo de Operao

    Quanto ao tempo de operao dos rels temos a seguinte classificao: Rels Instantneos Rels Temporizados

    Rels Instantneos Nestes rels a operao se completa em um perodo de tempo muito curto aps a

    incidncia da causa operante e praticamente independe das variaes dela (veja fig. abaixo). O tempo de operao da ordem de 2 ciclos.

    Exige-se a operao instantnea nos casos em que qualquer demora acarretaria danos irremediveis tais como: curto dentro de geradores, de transformadores, etc..

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    Rels Temporizados

    Duas filosofias orientam a fabricao e o emprego dos rels temporizados. A filosofia europia defende a temporizao independente do valor da grandeza de acionamento; so os chamados rels de tempo definido. A filosofia americana divulga a temporizao dependente do valor da grandeza de acionamento; so os chamados rels de tempo inverso.

    Rels de tempo definido: nestes rels o tempo de operao, sem ser instantneo, independente do valor da grandeza operante, conforme est mostrado na fig. abaixo, ou seja:

    Deve-se usar tal tipo de rel quando se deseja um intervalo de tempo antes de se comandar a abertura automtica do disjuntor, e fica-se prevenido contra operaes indesejveis.

    Rels de tempo inverso: nestes rels o tempo de operao inversamente proporcional grandeza operante, conforme fig. abaixo, ou seja:

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    Apresentam a vantagem de terem a curva caracterstica semelhante curva caracterstica dos fusveis, dos rels trmicos, dos disparadores, facilitando com isto a proteo dos equipamentos e a coordenao com os dispositivos acima citados.

    Possibilitam acima de tudo a eliminao mais rpida das correntes mximas de curto-circuito.

    Os rels de tempo inverso, fabricados hoje em dia para a aplicao em sistemas de potncia, abrangem uma extensa gama de curvas caractersticas, podendo ser divididos em 3 classes principais, conforme se segue:

    - Com caractersticas inversas - Com caractersticas muito inversas - Com caractersticas extremamente inversas

    A principal diferena entre estas classes reside na diferente inclinao da curva caracterstica no plano tempo-corrente.

    As curvas caractersticas dos rels de tempo muito inverso e extremamente inverso podem ser vistas na fig. abaixo, ou seja:

    f) Quanto ao Princpio de Funcionamento

    De acordo com este critrio podemos ter a seguinte classificao: rels eletromecnicos, rels estticos e rels numricos.

    f.1) O termo rel esttico geralmente referido a um rel que incorpora componentes do estado slido tais como transistores, diodos, resistores, capacitores, etc..

    Neste tipo de rel, as funes de comparao e medio so executadas por circuitos estticos nos quais no existem partes mveis.

    De acordo com o I.E.C. temos:

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    - Rel Esttico: rel no qual a resposta projetada desenvolvida por componentes eletrnicos,

    magnticos ou outros sem movimento mecnico. - Rel Esttico com Contatos de Sada: rel esttico tendo um contato em um ou mais de

    seu(s) circuito(s) de sada. O termo previamente aplicado a este tipo de rel foi o de rel semi-esttico.

    - Rel Esttico sem Contatos de Sada: rel esttico que no tem contato em seu(s) circuito(s) de sada. O termo previamente aplicado a este tipo de rel foi o de rel completamente esttico.

    f.2) Os rels numricos possuem princpios de medio baseados em algoritmos, alm de possurem filtros digitais, sada serial, display, autosuperviso, etc..

    Estes rels proporcionam ao usurio inmeros benefcios adicionais, alm de reduo no

    custo, dentre os quais destacamos:

    Eliminao de medidores, transdutores de corrente/tenso e TC de medio para a grande maioria dos casos (exceo em medio para efeito de faturamento);

    Alm de exercerem a funo de rels de proteo, durante o tempo em que o sistema protegido est em estado normal, funcionam com unidades de aquisio de dados e de registro de eventos para um equipamento hierarquicamente superior;

    Possuem autosuperviso/diagnstico sendo que caso ocorra algum defeito interno no rel, imediatamente ser dado um alarme e a indicao de um cdigo que permite identificar em qual parte do rel houve defeito, juntamente com o bloqueio das sadas de disparo do rel. Dessa forma a indisponibilidade do rel de apenas o tempo de deslocamento da equipe de manuteno. A localizao da unidade defeituosa facilitada, pois os rels possuem sinalizao para faltas internas;

    Possuem sada serial sendo possvel se comunicar de forma bidirecional com uma central que tanto coleta informaes (estado, medio, valores de ajuste) como tambm interfere no rel (reajuste da proteo, reset, etc.). Portanto, possvel verificar e reconfigurar os parmetros do rel e monitorar equipamentos e cargas. Alm disso so independentes dessa central/sistema, ou seja, se ocorrer algum dano na comunicao ou estao central, o rel continua a funcionar como elemento de proteo avulso;

    Reduo do intervalo de coordenao, melhorando a seletividade entre rels. Consequentemente os tempos de eliminao de falta sero menores;

    Reduo da quantidade de rels em estoque pois os rels so muito mais flexveis. Como exemplo podemos citar os rels de sobrecorrente que dispem de todas as curvas (tempo inverso e tempo definido) j embutidos no mesmo;

    Reajustes no prprio painel no local da instalao, alm de fcil manuseio; Manuteno reduzida, pois o intervalo entre testes maior e h a possibilidade de

    diagnstico remoto; Tempo de comissionamento reduzido; Quando existir um sistema de proteo, superviso e controle, ocorre substancial reduo de

    cablagem, canaletas, dimenses de painis, eliminao de chaves de controle, lmpadas piloto, etc..

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    Exemplos de Clculos de Faltas 1-T: Diagrama Unifilar:

    Diagramas de Seqncia Completos:

    Diagrama Trifilar:

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    Diagrama de Seqncias Reduzidos: