2 – DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO – NBR 5410 – 5.3.5.2, 5.3.3, 6.3.4 NBR IEC 60947-2 NBR NM 60898 e portaria Inmetro 243/2006
Fundamentos da proteção
O objetivo do sistema de proteção e isolar o equipamento defeituoso de forma rápida, confiável e desenergizando o menor trecho possível da rede.
TIPOS DE DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO MAIS COMUNS
Fusíveis
Elos
Relés
Disjuntores
2.1 – FUSÍVEL
É um dispositivo utilizado para a proteção de circuitos, fundamentalmente contra curto-circuito, e é constituído de um elemento condutor que se funde e interrompe o circuito quando a corrente atinge valores acima da sua corrente nominal.
Podem ser retardados, rápidos, ultrarrápidos, limitadores de corrente, etc.
CURVAS CARACTERÍSTICAS DO FUSÍVEL
2.2 ELOS
Constituem uma forma barata de proteção, e consistem basicamente de um elemento fusível colocado em um invólucro. Não apresentam elevada capacidade de interrupção e são utilizados praticamente em redes de distribuição, principalmente aéreas.
Elo Fusível Chave Fusível - Fonte Dutra Lacroix Eng.
2.3 – RELÉS
(a) Definição
São dispositivos destinados a operar quando uma grandeza de atuação atinge um determinado valor.
Existem várias classificações que se pode dar aos relés, quando a:
Grandeza de Atuação (Corrente, Tensão, Freqüência, etc) Forma de Conectar ao Circuito (Primário / Secundário)
Forma Construtiva (Eletromecânicos, mecânicos, estáticos, etc) Temporização (Temporizados e Instantâneos)
(b) Principais Requisitos de um Relé Confiabilidade Seletividade lógica Suportabilidade Térmica Suportabilidade Dinâmica Sensibilidade Oscilografia
Quantidade de entradas e saídas digitais (E/S digitais) Adequada quantidade de entradas analógicas de corrente Adequada quantidade de entradas de tensão
Quantidade de saídas a rele adequada,IRIGB, possibilidade de se conectar em rede
Possibilidade de realizar funções de automação, comando, controle, medição, supervisão, etc.
Velocidade Baixo Consumo Baixo Custo
(b) Equação Universal do Conjugado dos Relés
4 3
2 2 2
1
I
K
U
K
UI
.
cos(
)
K
K
C
=
+
+
θ
−
τ
+
(d) Relés de Sobrecorrente
São relés que operam quando o valor da corrente do circuito ultrapassa um valor pré fixado ou ajustado. Os relés de sobrecorrente podem ser instantâneos (função ANSI 50) ou temporizados (função ANSI 51).
Função ANSI : 50, 51, 50/51, 50N, 51N, 50/51N, 50GS, 51GS, 50/51GS Direcionalidade : operam em qualquer direção.
Os primeiros relés instantâneos eram do tipo charneira. Entre os primeiros relés temporizados pode-se citar o de disco de indução.
Evolução dos relés:
Relé Eletromecânico
Relé Estático
Relé Numérico Digital
Evolução dos relés de sobrecorrente - Fonte Dutra Lacroix Eng.
(d1) Relés Eletromecânicos
Podem ser temporizados ou instantâneos
(d.1.1) Relés Eletromecânicos Temporizados
São normalmente os de disco de indução. A figura seguinte mostra suas principais partes.
Relé de disco de indução com seus principais componentes Fonte Dutra Lacroix Eng.
Conexão : Vide esquemas unifilares e trifilares seguintes.
(a) Fase + Conexão Residual (b) Conexão Ground Sensor
Esquema Trifilar
(d2) Características dos relés de sobrecorrente
A característica dos relés de sobrecorrente é representada pelas suas curvas tempo versus corrente. Estas curvas variam em função do tipo do relé (disco de indução, estático, digital). Antigamente, na época dos relés de disco de indução, a escolha da característica do
equipamento era feita no momento da compra e, assim, não era possível alterá-la. Atualmente fabricam-se praticamente somente os relés digitais e a maior parte deles permite escolher a característica tempo corrente apenas alterando-se os parâmetros no próprio relé.
Os termos, característica inversa, normal inversa, muito inversa e extremamente inversa existe desde a época dos relés de disco de indução. Dessa forma, até hoje se mantém essa
terminologia, sendo que as características mais utilizadas são:
- Normal Inverso (NI), Muito Inverso (MI ou VI = Very Inverse),
- Extremamente Inverso (EI), Tempo Longo Inverso (TLI ou LT I= Long
- Time Inverse) e Tempo Definido (TD ou DT = Definite Time).
Comparação das características das curvas IEC normal inversa, muito inversa e extremamente inversa.
Como pode ser observado no gráfico acima, a curva extremamente inversa é muito rápida para altas correntes e lenta para baixas correntes.
A característica normal inversa é muito lenta para correntes elevadas e rápida para baixas correntes ou de sobrecarga, e a característica muito inversa é adequada tanto para baixas como para altas correntes.
(f) Relé Direcional de Sobrecorrente
São relés que operam quando o valor da corrente do circuito ultrapassa um valor pré-fixado ou ajustado e na direção pré-estabelecida.
Função ANSI : 67
Direcionalidade : Operam em apenas uma direção. Polarização : Por Tensão e Corrente
Ao utilizar relés direcionais deve-se atentar para o seguinte:
- A presença de banco de capacitores no lado em que o relé não “enxerga”. Este fato
faz com que o relé opere quando o sistema estiver com baixa carga, o que ocorre normalmente em fins de semana;
- A existência de circuitos paralelos, onde possa haver a circulação de corrente em sentido reverso, como, por exemplo, quando um motor está partindo;
- Contribuição de motores para as faltas, passando pelo relé direcional.
(g) Relé Direcional de Potência
São relés que operam quando o valor da potência ativa do circuito ultrapassa um valor prefixado ou ajustado e na direção pré-estabelecida.
Função ANSI: 32
Direcionalidade: Operam em apenas uma direção. Polarização: Por Tensão e Corrente
Conexão: 30°, 60°, 90°- A conexão mais usual é a 30° Conexão:
(h) Relé Diferencial
São relés que operam quando a diferença da corrente de entrada em relação à corrente de saída ultrapassa um valor pré-estabelecido ou ajustado.
Fução ANSI: 87 (letra adicional T de transformador, B de barra, G de gerador e M de motor) Direcionalidade: Operam dentro de sua zona de proteção (entre os TC´s de entrada e saída) em qualquer direção.
Polarização : Por Corrente Conexão :
Existem dois tipos básicos; o amperimétrico, que é um relé de sobrecorrente instantâneo operando de forma diferencial e o percentual constituído, alem da bobina de operação uma bobina de restrição dividida em duas metades.
(h1) Relé Diferencial Percentual
Io = Corrente de Operação Ir = Corrente de Restrição Io = I1 – I2
Ir = (I1 + I2) / 2
A equação universal dos relés fica:
(i) Relé de Subtensão
São relés que operam quando a tensão do sistema cai abaixo de um valor pré-estabelecido ou ajustado.
Função ANSI: 27
Polarização: Por Tensão Conexão:
(j) Relé de Sobretensão
São relés que operam quando a tensão do sistema ultrapassa de um valor pré-estabelecido ou ajustado.
Função ANSI : 59
Polarização : Por Tensão Conexão :
(k) Relé de Sobretensão de Seqüência Zero
São relés que operam quando a tensão do sistema ultrapassa um valor pré-estabelecido ou ajustado na ocorrência de uma falta à terra. Na prática, este relé é utilizado no secundário de TP´s conectados em estrela aterrada – delta aberto.Sua aplicação é mais frequente em sistemas não aterrados, para a detecção e eliminação de faltas a terra.
Função ANSI : 59N
(l) Descrição das Funções ANSI (Norma ANSI C37.2)
Função
Descrição
1
Elemento principal
2
Relé de partida ou fechamento temporizado
3
Relé de verificação ou interbloqueio
4
Contator principal
5
Dispositivo de parada
6
Disjuntor de partida
7
Disjuntor de anodo
8
Dispositivo de desconexão da energia de controle
9
Dispositivo de reversão
10
Chave de seqüência das unidades
11
Reservada para futura aplicação
12
Dispositivo de sobrevelocidade
13
Dispositivo de rotação síncrona
14
Dispositivo de subvelocidade
15
Dispositivo de ajuste ou comparação de velocidade ou freqüência
16
Reservado para futura aplicação
17
Chave de derivação ou de descarga
18
Dispositivo de aceleração ou desaceleração
19
Contator de Transição partida-marcha
20
Válvula operada eletricamente
21
Relé de distância
22
Disjuntor equalizador
23
Dispositivo de controle de temperatura
24
Reservado para futura aplicação
25
Dispositivo de check de sincronismo
26
Dispositivo térmico do equipamento
27
Relé de subtensão
28
Reservado para futura aplicação
31
Dispositivo de excitação em separado
32
Relé direcional de potência
33
Chave de posição
34
Chave de seqüência, operada por motor
35
Dispositivo para operação das escovas ou para curto-circuitar os
anéis coletores
36
Dispositivo de polaridade
37
Relé de subcorrente ou subpotência
38
Dispositivo de proteção de mancal
39
Reservado para futura aplicação
40
Relé de perda de campo
41
Disjuntor ou chave de campo
42
Disjuntor ou chave de operação normal
43
Dispositivo ou seletor de transferência manual
44
Relé de sequência de partida das unidades
45
Reservado para futura aplicação
46
Relé de falta de fase ou desequilíbrio de corrente
47
Relé de sequência de fase de tensão
48
Relé de sequência incompleta
49
Relé térmico para máquina ou transformador
50
Relé de sobrecorrente instantâneo
51
Relé de sobrecorrente temporizado
52
Disjuntor de corrente alternada
53
Relé para excitatriz ou gerador CC
54
Disjuntor corrente contínua de alta velocidade
55
Relé de fator de potência
56
Relé de aplicação de campo
57
Dispositivo para aterramento ou curto-circuito
58
Relé de falha de retificação
59
Relé de sobretensão
60
Relé de balanço de tensão
61
Relé de balanço de corrente
62
Relé de interrupção ou abertura temporizada
63
Relé de pressão ou nível de fluxo de líquido ou gás
64
Relé de proteção de terra
65
Regulador (governo) de velocidade
66
Relé de intercalação ou escapamento de operação
67
Relé direcional de sobrecorrente AC
68
Relé de Bloqueio
69
Dispositivo de controle permissivo
70
Reostato eletricamente operado
72
Disjuntor de corrente contínua
73
Contator de resistência de carga
74
Relé de alarme
75
Mecanismo de mudança de posição
76
Relé de sobrecorrente DC
77
Transmissor de impulsos
78
Relé de medição de ângulo de fase, ou de proteção de falta de
sincronismo
79
Relé de religamento AC
80
Reservado para futura aplicação
81
Relé de freqüência
82
Relé de religamento DC
83
Relé de seleção de controle ou de transfência automática
84
Mecanismo de operação
85
Relé receptor de onda portadora ou fio piloto
86
Relé de bloqueio
87
Relé de proteção diferencial
88
Motor auxiliar ou motor gerador
89
Chave separadora (line switch)
90
Dispositivo de regulação
91
Relé direcional de tensão
92
Relé direcional de tensão e potência
93
Contator de variação de campo
94
Relé de desligamento ou de disparo livre
3 - DISJUNTORES DE BAIXA TENSÃO
Existem vários tipos de disjuntores de baixa tensão. Sua classificação mais comumente encontrada consiste de disjuntores abertos (Power Break) e disjuntores de caixa moldada. Antigamente praticamente todos os disjuntores de caixa moldada eram termomagnéticos. Os elementos térmicos eram constituídos de bimetálicos e as unidades magnéticas de um eletroimã.
Com o avanço da tecnologia, passou-se a utilizar disparadores (relés) eletrônicos, os quais permitiram uma melhor adequação da sua curva de disparo. Esses disjuntores passaram a vir incorporados com as seguintes funções:
LTD - Long Time Delay (Corrente e Tempo) STD - Short Time Delay (Corrente e Tempo) Instantâneo - Unidade Instantânea
Ground - Unidade de Terra
EM CAIXA MOLDADA – Fonte ABB
