Relé

O relé é um dispositivo que supervisiona constantemente todas as grandezas de um sistema elétrico, sejam eles: tensões, corrente, frequência, potência, bem como grandezas inerentes aos próprios componentes, como temperatura ELETROBRÁS (1982).

O relé ao detectar uma perturbação que possa comprometer os equipamentos ou o funcionamento normal do sistema, envia um sinal elétrico que comanda a abertura de um ou mais disjuntores, de modo a isolar o equipamento ou parte do sistema afetado pela falta, impedindo que a perturbação danifique os equipamentos ou comprometa o desempenho do sistema ELETROBRÁS (1982).

Os relés mais utilizados na proteção de sistema de energia elétrica são: o relé de sobrecorrente (50/51), relé de sobrecorrente direcional (67), relé de sobretensão (59), relé de subtensão (27), relé direcional de potência (32), relé de distância (21), relé diferencial (87) e o relé de religamento (79).

Na seção 3.2.6.1 será apresentada as principais características da função 50/51 do relé de sobrecorrente, pois são as funções de proteção mais utilizadas em sistemas de distribuição.

O apêndice B proporciona a nomenclatura dos relés para suas funções de proteção e são identificadas por números de acordo a norma ANSI. Em alguns casos após o número da proteção existe uma ou duas letras representando uma característica adicional da proteção.

3.2.6.1Relé de Sobrecorrente – Função 50/51

O relé de sobrecorrente (50 / 51) é um dispositivo que supervisiona constantemente a intensidade de corrente que circula no alimentador, comandando a abertura do disjuntor quando a intensidade de corrente atinge ou ultrapassa um valor prefixado, denominado neste trabalho corrente de pick–up. Geralmente os relés são conectados aos sistemas de potência através dos transformadores de instrumentos (TCs e TPs) ELETROBRÁS (1982); BARROS (1997).

Os relés de sobrecorrente utilizados em sistemas de distribuição são do tipo instantâneo (o relé atua de forma praticamente imediata para qualquer corrente superior a sua corrente pré-estabelecida) ou temporizado podendo ser de tempo definido (o tempo de atuação não depende da intensidade da corrente) ou de tempo inverso (o tempo de atuação varia inversamente com a corrente, quanto maior a corrente de atuação menor é o tempo de retardo) KINDERMANN (2006).

3.2.6.2Múltiplo da Corrente de Atuação

Para indicar quantas vezes a corrente de curto-circuito é maior que a corrente de pick-

up (Ipick-up) do relé, foi convencionada um termo chamado múltiplo do relé (M), sendo que o

múltiplo do relé indica quantas vezes à corrente de falta é superior a corrente de pick–up, tendo como dado à relação de transformação de corrente (RTC). Este valor é calculado conforme (41). up pick TC Primário up pick TC Secundário I RTC I I I M − − = = * , , ₍₄₁₎

Em que (Isecundária,TC) corresponde a corrente que passa pelo secundário do

transformador de corrente e (Iprimária,TC) para a corrente que passa pelo primário do

3.2.6.3Relé de Sobrecorrente Temporizado.

A atuação deste relé é parametrizada para ocorrer após certo tempo (tempo definido ou tempo inverso). O ajuste do relé de sobrecorrente temporizado (51) pode ser feito pelo ajuste da corrente de pick–up, cabe mencionar que a corrente de pick–up deve ser superior à corrente máxima de operação do sistema para evitar uma atuação indesejada do relé. Deste modo os profissionais que realizam estudos de proteção costumam considerar um fator de segurança (FS). O fator de segurança em sistemas de distribuição pode assumir valores de até 2 com o objetivo de permitir variações de até 100% da carga, devido a transferência de carga oriundas de manobras na rede ou futuras expansões.

nominal carga

FS

I

I

=

*

Outro ponto que deve ser considerado na proteção de alimentadores é que o relé deve ser sensível ao menor valor de corrente de curto-circuito no final do circuito protegido (Iccmin),

mas algumas vezes isto não é possível.

RTC FS I I I FS ccmin up pick nominal * * < ₋ < (43) RTC FS I I_pick−up = carga* (44)

Para evitar uma descoordenação dos dispositivos, a curva da unidade temporizada deve ser a mais baixa possível, desde que permita a coordenação e seletividade do relé com outros equipamentos de proteção. Isto é, inicialmente é escolhida a menor curva disponível e deve ser verificada a coordenação e seletividade dos equipamentos instalados a sua jusante, conforme será visto na seção 4.2.5.

3.2.6.4Relé de Sobrecorrente Instantâneo

O acionamento do relé (ou função de proteção) ocorre quando uma corrente ultrapassa um valor prefixado no seu ajuste, embora o relé seja instantâneo o seu tempo de atuação depende da movimentação dos mecanismos de atuação.

A corrente de pick–up da unidade instantânea deverá ser ajustada de acordo com a área de atuação desejada, ou seja, a unidade está relacionada ao fato que a corrente de curto- circuito é inversamente proporcional à distância da subestação ao ponto com defeito (quanto mais perto da subestação maior a corrente de curto-circuito).

O relé de sobrecorrente instantâneo não deverá atuar com a corrente de magnetização do transformador (IINRUSH) instalado no alimentador.

RTC I M RTC I

I INRUSH rush nominal

up pick * = > − (45)

Em sistemas de distribuição o multiplicador de corrente de magnetização (Mrush), mostrado na expressão (45), assume valores distintos de acordo com o número de transformadores no alimentador. A Tabela 3.1 apresenta valores típicos de constantes as serem utilizadas em função do número de transformadores energizados.

Tabela 3.1– Fator de multiplicação da corrente in-rush

Número de transformadores Fator de multiplicação

1 12 2 8,3 3 7,6 4 7,2 5 6,8 6 6,6 7 6,4 8 6,3 9 6,2 10 6,1 >10 6

A unidade de sobrecorrente instantânea não deverá operar para defeitos fora da sua zona de proteção, ou seja, não deverá atuar para menor corrente de curto-circuito no limite da zona de proteção da unidade instantânea.

RTC

I

I

>

A aplicação dos relés (instantâneo e temporizado) pode ser observada no esquema da Figura 2.1. As unidades temporizadas e instantâneas terão as suas próprias faixas de atuação, sendo que a quantidade de operações para bloqueio do disjuntor será a mesma, independente de que unidade do relé operar.

Figura 3.10– Zonas de proteção das unidades instantânea e temporizada