PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO
• INTRODUÇÃO
• CONCEITOS FUNDAMENTAIS
• FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
• EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO
• CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO:
1. FUSÍVEL X FUSÍVEL
2. RELIGADOR X FUSÍVEL
3. RELÉ X FUSÍVEL
4. RELÉ X RELIGADOR
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INTRODUÇÃO
Em geral, observamos que quanto maior o nível de tensão do sistema maior a
necessidade de se ter proteção confiável e segura.
Ex.: em sistema com tensão igual ou maior que 230 kV, cada linha de transmissão
possui um verdadeiro sistema de proteção com altíssima confiabilidade, isto tudo
para promover a proteção que o sistema exige.
Por outro lado vamos até uma linha de distribuição de baixa tensão, de 127V, por
exemplo, qual é a proteção que estamos dando para ela? É confiável? Este sistema
não necessita de um sistema confiável de proteção?
A maioria dos acidentes, defeitos e falhas em sistema elétrico ocorre em sistema
com níveis de tensão de distribuição e de baixa tensão.
Obviamente porque estes sistemas são muito maiores e estão muito mais próximos
da população que os sistemas de transmissão.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Zona de Proteção:
É o trecho de uma rede de distribuição protegido por um equipamento de proteção.
A zona de proteção é determinada em função do tipo do equipamento de proteção.
Cada equipamento de proteção tem sua característica e finalidade específica no
sistema elétrico de distribuição.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Sensibilidade:
De forma geral podemos definir sensibilidade como sendo a capacidade que um
equipamento de proteção ser sensível o suficiente e interromper o circuito em
condições de curto-circuito de valores mínimos no final do trecho considerado zona
de proteção, e ao mesmo tempo de se manter fechado com a circulação da máxima
corrente da carga do circuito.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Seletividade:
É a condição que se dá ao equipamento de proteção de interromper e manter isolado
o menor trecho defeituoso do sistema, provocada por qualquer tipo de falta
(transitória ou permanente) sem interromper o fornecimento dos clientes instalados a
montante dele.
É importante observar que esta operação ocorrerá sempre, independentemente do
tipo de falta no trecho protegido pelo equipamento de proteção, quer seja permanente
ou transitória.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Coordenação:
É a condição que se dá a dois ou mais equipamentos de proteção operarem numa
determinada seqüência de operação, previamente definida, quando em condição de
falta no sistema.
Regra Básica de Coordenação
· Para faltas permanentes: o sistema de proteção deverá isolar o menor trecho
possível do sistema;
· Para faltas transitórias: o sistema de proteção deverá eliminar a falta, em
qualquer parte do sistema de distribuição, no menor tempo possível e proporcionar
um esquema de religamento assegurando a continuidade do fornecimento de
energia.
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação 15/12/2004 14:21:44
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FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
O sistema de proteção dos circuitos de distribuição tem como principais objetivos a
segurança de seus funcionários, contratados e terceiros e a preservação do
patrimônio da empresa, de tal forma que se consiga o melhor desempenho da rede e
equipamentos, oferecendo ao cliente, qualidade e continuidade no fornecimento de
energia elétrica.
Os defeitos que ocorrem em um sistema de distribuição aéreo se apresentam de
diversas maneiras, como por exemplo: contatos de galhos de árvores, descargas
atmosféricas, vandalismos, contato de animais, abalroamento, rompimento de cabos,
objetos lançados em equipamentos e na rede elétrica.
Estes defeitos acontecem independentemente do dia e da hora, causando muitas
vezes transtornos tanto para os clientes como também para os operadores do sistema
de distribuição.
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FILOSOFIA DA PROTEÇÃO
Esta variedade de defeitos pode ser classificada segundo sua origem, ou seja:
Defeito de origem transitória: é aquele que auto se extingue ou se extinguem com a
atuação da proteção, sucedido de um religamento com sucesso, não havendo assim a
necessidade de reparos imediatos no sistema. Estatísticas mostram que a grande
maioria dos defeitos é de origem transitória.
Defeito de origem permanente: é aquele que exige reparos imediatos e provoca
interrupções prolongadas para a recomposição do sistema.
Portanto, os equipamentos de proteção devem ser dimensionados de tal forma que
protejam o sistema em condições de defeitos e também promovam a continuidade e a
qualidade do fornecimento aos clientes em geral.
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Equipamentos de Proteção
• Disjuntores e relés
• Chaves fusíveis
• Chaves fusíveis religadoras
• Religadores
• Seccionalizadores
• Seccionalizadores eletrônicos
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Disjuntores e Relés
Equipamentos de proteção usados nas saídas dos alimentadores.
O disjuntor é comandado por relés de sobrecorrente de fase (50/51) e neutro
(50N/51N e 51GS) com religamento automático feito por meio de relé de
religamento.
Os relés de sobrecorrente usados para a proteção de fase e terra possuem uma
unidade instantânea e uma unidade temporizada.
Os relés são ligados aos alimentadores por meio de TCs de capacidades
adequadas, sendo que os relés para a proteção de terra são ligados no esquema
residual.
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Disjuntores e Relés
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Chaves fusíveis
• Norma NBR 8124 “Chave Fusível de Distribuição –
Padronização”
• Tensão até 38 kV
• Base: 100 A e 200 A – tipo A, B e C.
• Porta-fusível:
– 50 A – 1,25 kA – Laranja
– 100 A – 2 kA – Vermelho
– 100 A – 4 kA – Marrom
– 100 A ou 200 A – 10 kA – Cinza
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Chaves fusíveis
• É o dispositivo mais empregado em saídas de ramais,
devido ao seu baixo custo.
• Os porta-fusíveis devem ser compatíveis com a base e
com o elo fusível usado.
• Os porta-fusíveis devem ter capacidade de interrupção
superior à máxima corrente de curto-circuito disponível
no ponto de instalação.
• Quando usadas com lâminas desligadoras as chaves
fusíveis podem transportar até 300 A.
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Elos fusíveis
• Norma NBR 5359 “Elos Fusíveis de Distribuição – Especificação”
• Comprimento da cordoalha: 500 mm
• Tipos:
– H – Alto surto
– K – Rápidos
– T – Lentos
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Elos fusíveis H
• Para proteção de 1000
transformadores de 1H
1H
distribuição.
2H
• Correntes nominais: 100
2H
1, 2, 3 e 5 A 3H
• Tempos maiores para as 3H
5H
correntes grandes. 10
5H
• Curva inferior: tempo
mínimo de fusão
• Curva superior: tempo 1
máximo de extinção da
corrente de defeito.
0,1
0,01
1 10 100 1000
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Elos fusíveis K e T
• Para proteção de transformadores de distribuição, ramais e consumidores
• Correntes nominais:
– Grupo A: 6, 10, 15, 25, 40, 65, 100, 140 e 200 A
– Grupo B: 8, 12, 20, 30, 50 e 80 A
• Curva inferior: tempo mínimo de fusão
• Curva superior: tempo máximo de extinção da corrente de defeito.
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Elo fusível tipo K
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Pontos de instalação
• Instalação deverá ser sempre em local de fácil acesso.
• O número de chaves fusíveis em série não deverá ultrapassar a quatro.
• Instalar chaves fusíveis somente em ramais com mais de 3 transformadores ou mais de
300 m.
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Chave Fusível Religadora
• Religa o circuito até 2 vezes
• Evita o deslocamento de equipes para
defeitos transitórios
• Capacidade de interrupção
2 kA
• Elos queimados podem ser substituídos
sem interrupção do fornecimento
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Chave Fusível Religadora
Funcionamento
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Religadores
• Dispositivo de proteção contra sobrecorrente, automático, destinado a abrir e religar uma
ou mais vezes um circuito de corrente alternada, de acordo com uma seqüência de
operações predeterminada.
• Norma NBR 8177 “Religadores Automáticos – Especificação”
• ANSI C37.60 “Automatic Circuit Reclosers for Alternating-Current Systems”
• Tensões nominais: 15, 25,8 e 38 kV
• Correntes nominais: 200, 280, 400, 560 e 800 A
• Capacidade de interrupção: 4, 6, 8, 10, 12 e 16 kA
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Religadores
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Tipos de Religadores
• Religadores com bobina série
– Reyrolle tipo OYT
– McGraw Edison tipo KF
– McGarw Edison tipo R e W
• Religadores eletrônicos
– Westinghouse tipo SEV280
– Cooper tipo KFE
• Religadores com controle digital
– Brush PMR
– Nulec N Series
– Cooper NOVA
– Whipp & Bourne
– ABB
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Religadores com Bobina Série
• Isolação: óleo
• Interrupção: óleo ou vácuo
• Bobina série para operação por fase,
corrente de operação 2x a corrente
nominal
• Hidráulico
• Circuito eletrônico para operação por
terra
• Fechamento com bobina de AT
• Possui poucos ajustes e poucas
alternativas
• Corrente de interrupção depende da
bobina série
SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 25
Religadores com Bobina Série
Características de operação
• Corrente de atuação para fase:
– 10, 20, 30, 50, 60, 70, 100, 150, 200, 300, 400 e 500 A
• Corrente de atuação para terra: 5, 10 e 20 A
• Quantidade total de operações: 1 – 4 operações
• Quantidade de operações temporizadas: 0 – 4 operações
• Temporização para fase e para terra
• Tempo de religamento: 2 s
• Tempo de rearme: 1,5 minutos por operação e 7 minutos após o bloqueio
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Religadores Eletrônicos
• Proteção feita por relé
• Sem fonte de potência (a potência vem
da corrente de carga)
• Mais opções de correntes de atuação
• Mais opções de temporizações, tanto
para operações rápidas como para as
temporizadas
• Tempos de religamentos ajustáveis,
facilitando a coordenação com os relés
eletromecânicos.
• Tempo rearme ajustável
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Seccionalizadores
• O seccionalizador é sempre instalado após um outro equipamento de proteção
automático (religador ou disjuntor) e dentro da zona de proteção deste último
equipamento.
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Seccionalizadores
Instalação de Seccionalizadores
• Em pontos da rede onde a corrente é muito alta para a utilização de elos fusíveis.
• Em pontos onde a coordenação com elos fusíveis não é suficiente para o objetivo
pretendido.
• Em ramais longos e problemáticos.
• Após consumidores que podem suportar as operações dos religadores, mas não suportam
longas interrupções, no caso do bloqueio do religador.
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Seccionalizadores
Vantagens do Seccionalizadores
• coordenação efetiva em toda a faixa comum com religador de retaguarda.
• interrompe as 3 fases simultaneamente.
• pode ser usado como chave de manobra sob carga e fecha correntes até 9.000 A
• ajustes independentes para operação de fase e de terra.
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Seccionalizador Eletrônico
• Funcionamento semelhante ao do
seccionalizador
• Não tem fonte de potência
• Disponível em várias correntes e com
várias contagens
• Não diferencia corrente de fase ou terra
• Espoleta química ou rearme mecânico
• Fabricantes
– Hubbell Power Systems, Inc.
– Cooper Power Systems, Inc.
– Etc.
SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 31
CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Fusível x Fusível
A seletividade, entre dois ou mais fusíveis instalados em série, é satisfatória quando
o tempo total de interrupção do fusível protetor (F1) não exceder a 75% do tempo
mínimo de fusão do protegido (F2).
F2 F1
t
T2
IccMAX
T1 F2
F1
IccMAX Icc
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Fusível x Fusível
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação 15/12/2004 15:41:20
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Religador x Fusível (fusível do lado da carga)
Este tipo de coordenação ocorre é típico no sistema de distribuição.
t
CURVA LENTA
IccMAX IccMIN CURVA RÁPIDA X K
ZONA DE ZONA DE ZONA DE
DESCOORDENAÇÃO COORDENAÇÃO SELETIVIDADE Icc
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Religador x Fusível (fusível do lado da carga)
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação 15/12/2004 15:51:17
SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 35
CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Relé x Fusível
A seletividade entre o relé de sobrecorrente instalado na subestação e os elos
fusíveis ao longo do circuito é garantida para todos valores de corrente de curto-
circuito, quando existir uma diferença de maior ou igual a 0,2s entre o tempo
máximo de interrupção do elo fusível e o tempo mínimo de operação da curva do
relé.
PONTO LIMITE DA
t SELETIVIDADE
D
51
X max
IccMAX X min.
IccMIN
IccMIN IccMAX Icc
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Relé x Fusível
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação 15/12/2004 15:48:46
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
Relé x Religador
Esta configuração é comumente encontrada no sistema de distribuição, onde os relés
são instalados em subestações e os religadores instalados em poste ao longo dos
circuitos de distribuição.
Caso o relé de sobrecorrente seja estático ou microprocessado, a seletividade será
garantida se a diferença de tempo entre a curva lenta do religador e a curva do relé
for maior ou igual a 0,2s, para todos valores de corrente de curto circuito encontrado
na zona de proteção do religador.
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CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO E
SELETIVIDADE DA PROTEÇÃO
D t
R
51 t4
IccMAX t3
t2
t2 - t1 > 0,2s
t1
t4 - t3 > 0,2s
IccMIN
IccMIN IccMAX Icc
RELE ESTÁTICO OU
MICROPROCESSADO
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Relé x Religador
Coordenação da Proteção (Usuário)
Graf ico de Coordenação 15/12/2004 16:02:21
SEMANA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 40