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1 Slide Slide Relés Relés de de proteçãoproteção
Todo e qualquer sistema elétrico está sujeito a um defeito transitório ou permanente, Todo e qualquer sistema elétrico está sujeito a um defeito transitório ou permanente, apesar das precauções e dos cuidados tomados durante a elaboração do projeto e a apesar das precauções e dos cuidados tomados durante a elaboração do projeto e a execução das instalações, mesmo seuindo as normas mais se!eras e as recomendações execução das instalações, mesmo seuindo as normas mais se!eras e as recomendações exi
existestententes" s" #ss#sses es defdefeiteitos os podpoderãerão o ter ter conconseqsequ$u$ncincias as irreirrele!le!antantes es ou ou desdesastastrosrosas,as, dependendo do sistema de proteção preparado para aquela instalação em particular" %e dependendo do sistema de proteção preparado para aquela instalação em particular" %e modo eral, a
modo eral, a proteproteção de ção de um sistema de um sistema de baixbaixa a ou alta ou alta tensãtensão é o é projeprojetada tomandtada tomando&seo&se como base os fus'!eis e os relés" ( nome relé representa uma ama numerosa de como base os fus'!eis e os relés" ( nome relé representa uma ama numerosa de eeqquuiippaammeennttoos s e e ddiissppoossiittii!!ooss, , ccoom m aas s mmaaiis s ddiiffeerreennttees s ffoorrmmaass de construção e operação, para aplicações di!ersas, dependendo da import)ncia, do de construção e operação, para aplicações di!ersas, dependendo da import)ncia, do porte e da seu
porte e da seurança da instalaçrança da instalação consideradão considerada"a" *
* +orma +orma de de construçãoconstrução Relés fluidodin)micos Relés fluidodin)micos
#stes relés utiliam os l'quidos, normalmente o óleo de !aselina, como elemento #stes relés utiliam os l'quidos, normalmente o óleo de !aselina, como elemento temporiador
temporiador" -ormalmente, são constru'dos para liação " -ormalmente, são constru'dos para liação direta com a direta com a rede e montadosrede e montados nos pólos de alimentação do disjuntor de proteção" .ossuem um $mbolo mó!el que se nos pólos de alimentação do disjuntor de proteção" .ossuem um $mbolo mó!el que se desloca no interior de um recipiente, no qual é colocada certa quantidade de óleo, que desloca no interior de um recipiente, no qual é colocada certa quantidade de óleo, que pro!oca a
pro!oca a sua temporiação sua temporiação quando o quando o $mbolo é $mbolo é deslocado para deslocado para fora fora do recipiente do recipiente pelapela ação do campo manético formado pela bobina liada diretamente ao circuito a ser ação do campo manético formado pela bobina liada diretamente ao circuito a ser proteido"
proteido" #m #m eral, eral, são são empreados empreados na na proteção proteção de de subestações subestações de de até até 1"/// 1"/// 0022,, se
sendndo o quque e mumuitaitas s coconcncesessisiononáráriaias s limlimititam am susua a apaplilicacaçãção o a a !a!aloloreres s ininfeferiorioreres"s" -ormalmente,
-ormalmente, os os relés relés fluidodin)micos fluidodin)micos não não são são utiliados utiliados pelas pelas concessionconcessionárias árias dede eneria elétrica na proteção de suas subestações de pot$ncia, em !irtude da sua estreita eneria elétrica na proteção de suas subestações de pot$ncia, em !irtude da sua estreita possibilidade
possibilidade de de coordenaçãcoordenação o com com os os elos elos fus'!eis fus'!eis de de proteção proteção de de rede" rede" 3ma 3ma outraoutra limitação do seu uso, nesses casos, é quanto 4 inaplicabilidade de sua instalação ao limitação do seu uso, nesses casos, é quanto 4 inaplicabilidade de sua instalação ao tempo, fato caracter'stico das subestações das compan5ias de ser!iço p6blico de
tempo, fato caracter'stico das subestações das compan5ias de ser!iço p6blico de eneriaeneria elétrica"
elétrica"
Relés eletromanéticos Relés eletromanéticos ( relé eletromanético é
( relé eletromanético é constitu'do basicamente de uma bobina en!ol!endo um n6cleoconstitu'do basicamente de uma bobina en!ol!endo um n6cleo manético, cujo entreferro é formado por uma peça mó!el na qual é fixado um contato manético, cujo entreferro é formado por uma peça mó!el na qual é fixado um contato elétrico que atua sobre um contato fixo, permitindo a continuidade do circuito elétrico elétrico que atua sobre um contato fixo, permitindo a continuidade do circuito elétrico de acionamento do disjuntor" 2 referida peça mó!el se desloca no sentido de permitir o de acionamento do disjuntor" 2 referida peça mó!el se desloca no sentido de permitir o menor !alor de relut)ncia no circuito manético" -o entanto, 5á outras formas de menor !alor de relut)ncia no circuito manético" -o entanto, 5á outras formas de construção de relés eletromanéticos" #xistem aqueles pro!idos de um $mbolo mó!el construção de relés eletromanéticos" #xistem aqueles pro!idos de um $mbolo mó!el que é deslocado pela força eletromanética desen!ol!ida por uma bobina" 2ntes do que é deslocado pela força eletromanética desen!ol!ida por uma bobina" 2ntes do ad!ento e dom'nio do mercado dos relés fluidodin)micos para proteção de pequenas ad!ento e dom'nio do mercado dos relés fluidodin)micos para proteção de pequenas sub
subestestaçõações, es, eleeles s eraeram m larlaraamenmente te utiutililiadados" os" Sua Sua bobbobina ina é é dirdiretaetamemente nte liliada ada aoao circuito primário, estando em série com este" -os modelos destinados 4 operação de circuito primário, estando em série com este" -os modelos destinados 4 operação de dis
disjunjuntortores es aciacionaonados dos por por dedestrstra!e a!e mecmec)ni)nico co dirdiretoeto, , o o $m$mbolbolo o ae ae por por impimpactactoo mec)nico sobre o dispositi!o da tra!a"
mec)nico sobre o dispositi!o da tra!a" Relés eletrodin)micos
Relés eletrodin)micos
(s relés eletrodin)micos funcionam dentro do princ'pio básico de atuação de duas (s relés eletrodin)micos funcionam dentro do princ'pio básico de atuação de duas bobinas, sendo uma
bobinas, sendo uma mó!el, interaindo dentro mó!el, interaindo dentro de um de um campo formado campo formado por outra por outra bobinabobina fixa, tal como
fixa, tal como se constroem os instrumentos de medida se constroem os instrumentos de medida de tensão e corrente, con5ecidosde tensão e corrente, con5ecidos como os de bobina
de proteção de circuitos primários, apesar de sua rande sensibilidade" .or outro lado, apresentam um custo normalmente superior aos demais anteriormente citados"
Seu princ'pio de funcionamento está baseado na passaem de uma corrente cont'nua, ou de uma corrente alternada retificada, atra!és do circuito da bobina mó!el, que está imersa em um campo manético criado pela bobina fixa, podendo, no entanto, ser substitu'da por um 'mã permanente" ( mo!imento da bobina mó!el é obtido pela interação entre os dois campos manéticos que de!em ter polaridades iuais, a fim de permitir a rotação desejada, de acordo com o princ'pio de que polos iuais se repelem"
Relés de indução
(s relés de indução também são con5ecidos como relés secundários, sendo laramente empreados em subestações industriais de pot$ncia e de concessionárias de ser!iço p6blico, na proteção de equipamentos de rande !alor econ7mico"
Seu princ'pio de funcionamento é baseado na construção de dois manetos, um superior e outro inferior, entre os quais está fixado, em torno do seu eixo, um disco de indução" #sses n6cleos manéticos permitem a formação de quatro entreferros, cada um sendo responsá!el pelo torque de acionamento do disco" ( n6cleo superior é dotado de dois enrolamentos" ( primeiro é diretamente liado ao circuito de alimentação, no caso um transformador de corrente, enquanto o outro é responsá!el pela alimentação do n6cleo inferior" ( disco de indução possui um contato, denominado contato mó!el, que, com o mo!imento de rotação, atua sobre um contato fixo, fec5ando o circuito de controle" 3ma mola de restrição força o retomo do disco de indução 4 sua posição oriinal, responsá!el pela frenaem eletromanética, e seu ajuste é feito na instalação atra!és de parafusos de ajuste"
Relés térmicos
#m eral, as máquinas, tais como transformadores, motores, eradores, etc", sofrem drasticamente com o aumento da temperatura dos seus enrolamentos, o que implica a redução de sua !ida 6til e, consequentemente, fal5a do equipamento" .ara se determinar o !alor !erdadeiro da temperatura no ponto mais quente de uma máquina, é necessário introduir sondas térmicas no interior dos bobinados" #ssas sondas, porém, apesar de sua efici$ncia, passam a faer parte, mecanicamente, do equipamento, acarretando indesejá!eis consequ$ncias de manutenção" -o entanto, existem relés dotados de elementos térmicos ajustá!eis, c5amados de réplicas térmicas" #les são atra!essados pela corrente de fase do sistema, diretamente ou por meio de transformadores de
corrente, e, atra!és dos elementos térmicos com caracter'sticas semel5antes 4s caracter'sticas térmicas do equipamento que se quer proteer atuam sobre o circuito de alimentação da bobina do disjuntor, deseneriando o sistema antes que a temperatura atinja !alores acima do máximo permitido para aquela máquina em particular" #sses relés são c5amados também de imaem térmica, por apresentarem a mesma cur!a de aquecimento do equipamento a ser proteido"
Relés eletr7nicos
(s relés eletr7nicos são fruto do desen!ol!imento tecnolóico da eletr7nica dos sistemas de pot$ncia" São fabricados para atender todas as necessidades de proteção dos sistemas elétricos, competindo em preço e desempen5o com os modelos eletromec)nicos, exceto em pequenos sistemas, quando se podem utiliar os relés con!encionais de ação direta, dispensando&se os transformadores de medida e as fontes auxiliares de alimentação"
2 tecnoloia estática apresenta como !antaens adicionais sobre os relés con!encionais a compacticidade, a precisão nos !alores ajustados e a facilidade de modificação de cur!as de operação em uma mesma unidade"
Relés diitais
3ma proteção baseada em técnicas de microprocessadores mantém o mesmo princ'pio e uarda os mesmos requisitos básicos aplicados aos relés eletromec)nicos ou de indução e aos relés estáticos ou eletr7nicos" -o entanto, os relés diitais oferecem, além das funções dos seus antecessores, no!as funções aos seus usuários adicionando maior !elocidade, mel5or sensibilidade, interfaceamento amiá!el, acesso remoto, armaenamento de informações, etc" #nquanto os relés eletromec)nicos utiliam as randeas analóicas da tensão e da corrente e contatos externos, bloqueios, etc", denominados e!entos, os relés diitais utiliam técnicas de microprocessamento" -o entanto, as randeas de entrada continuam sendo analóicas e são con!ertidas internamente para sinais diitais atra!és de con!ersores analóicos8diitais 928%:"
(s relés diitais c5earam ao mercado brasileiro em meados da década de 1;</, porém nos anos 1;;/ a sua aplicação tomou um forte e definiti!o impulso, 4 medida que a tecnoloia de diitaliação dos sistemas elétricos foi sendo cada !e mais aperfeiçoada e uni!ersaliada" 2o contrário dos relés eletromec)nicos de indução e dos relés eletr7nicos, os relés diitais, por operarem seundo uma proramação inteliente e poderosa, t$m a capacidade de processar diitalmente os !alores medidos do sistema, tais como tensão, corrente, frequ$ncia, etc", e de realiarem operações lóicas e aritméticas" 2lém de exercer as funções dos seus antecessores tecnolóicos, apresentam as seuintes !antaens=
> pequeno consumo de eneria reduindo a capacidade dos transformadores de corrente? > ele!ada confiabilidade de!ido 4 função de auto super!isão?
> dianóstico de fal5a por meio de armaenamento de dados de fal5a?
> possibilidade de comunicação com um sistema super!isório, atra!és de uma interface serial?
> possibilidade de serem ajustados 4 dist)ncia?
> durante os procedimentos de alteração nos ajustes mantém a proteção do sistema elétrico ao n'!el dos ajustes existentes?
> ele!ada precisão de!ido 4 tecnoloia diital?
> amplas faixas de ajuste com !ários deraus e ajuste dos par)metros uiados por uma interface amiá!el?
> indicação dos !alores de medição e dos dados de fal5a por meio dedispla@ alfanumérico?
> seurança operacional com a possibilidade de estabelecer uma sen5a do responsá!el pelo seu ajuste"
2 tecnoloia analóica dos relés diitais pode ser resumida no fato de que os sinais analóicos de entrada são isolados eletricamente pelos transformadores de entrada dos relés, depois são filtrados analoicamente e processados pelos con!ersores analóicos8diitais"
A Slide %esempen5o
Todo e qualquer elemento de proteção de!e merecer arantia de efici$ncia no desempen5o de suas funções"
(s relés de proteção de!em apresentar os seuintes requisitos básicos quanto ao seu desempen5o=
> rapide?
> confiabilidade"
(s relés de!em ser tão sens'!eis quanto poss'!el dentro de sua faixa de ajuste para a operação, pois, do contrário, a randea requerida para disparo da unidade poderá não faer operar o mecanismo de atuação nos tempos
desejados, pro!ocando operações fora dos limites permitidos pelos equipamentos a proteer"
(s relés também de!em responder com extrema rapide 4s randeas elétricas para as quais estão ajustados, arantindo, desse modo, um tempo muito pequeno de duração do defeito" -ão se de!e confundir temporiação !oluntária de um relé com lentidão de seus mecanismos de operação" 2 primeira di respeito 4 técnica de projeto de proteção que pre!$, entre outras, a seleti!idade entre unidades do sistema" Bá a seunda é própria das
caracter'sticas construti!as" Todo sistema elétrico de!e apresentar um ele!ado rau de confiabilidade" #, neste particular, os relés são dispositi!os que, por sua própria naturea e responsabilidade, de!em ser extremamente confiá!eis para todas as condições de perturbação do sistema para as quais foram dimensionados e ajustados"
C Slide Drandeas elétricas
Easicamente, um relé é sensibiliado pelas randeas da frequ$ncia, da tensão e da corrente a que está submetido" .orém, tomando&se como refer$ncia esses !alores básicos, podem&se construir relés que sejam ajustados para outros par)metros elétricos da rede, tais como imped)ncia, pot$ncia, relação entre as randeas anteriores, etc" %e modo eral, os relés podem ser assim classificados=
> relés de tensão? > relés de corrente? > relés de frequ$ncia?
> relés direcionais de pot$ncia e corrente? > relés de imped)ncia"
#m eral, os relés de tensão utiliam a própria tensão do sistema e comparam seu !alor com aquele pre!iamente ajustado para operação" ( !alor medido pode estar acima ou abaixo daquele tomado como refer$ncia, oriinando, da', os relés de sobre e subtensão" (s relés de corrente são, na realidade, os mais empreados em qualquer sistema elétrico, tornando&se obriatório o seu uso, em consequ$ncia da rande !ariação com que a corrente elétrica pode circular numa instalação, indo desde o estado em !aio 9corrente basicamente nula:, passando pela cara nominal, atinindo a sobrecara e, finalmente, alcançando o seu !alor supremo, nos processos de curto&circuito franco" -estes dois 6ltimos casos, os danos 4 instalação são muito randes, acarretando, inclusi!e, preju'os ao patrim7nio, com inc$ndios e destruição" 2o contrário da corrente, a tensão, de um modo eral, é está!el, atinindo somente !alores ele!ados quando ocorrem fen7menos normalmente externos 4 instalação, tais como descaras atmosféricas, perturbação na eração, etc" São exceções a estes casos as sobretensões ad!indas dos curtos&circuitos monopolares em sistemas isolados ou aterrados sob alta imped)ncia, bem como as sobretensões resultantes de manobras de disjuntores" (s relés de frequ$ncia utiliam essa randea do sistema, comparando&a com o !alor pre!iamente ajustado para operação" Se 5á diferença, além dos !alores prescritos no
ajuste, o relé aciona o mecanismo de desliamento do disjuntor" Bá os relés direcionais são acionados pelo fluxo de pot$ncia ou corrente que circula em seus bobinados" (ra, como randeas naturais, somente a tensão, a corrente e a frequ$ncia são par)metros elétricos básicos" .ara um relé direcional de pot$ncia, é necessário um par de bornes, sendo um de tensão e outro de corrente, para que se obten5a o fluxo de demanda a cada
instante" (s relés direcionais são de pouca utiliação nas instalações industriais de pequeno e médio portes, c5eando a ter aplicação obriatória em instalações de rande porte supridas por duas ou mais fontes" (s relés atuam quando detectam o fluxo re!erso de corrente ou de pot$ncia no ponto de sua instalação" ( mesmo uso é feito laramente pelas compan5ias concessionárias de ser!iço p6blico em suas subestações de pot$ncia" (s relés de imped)ncia utiliam como par)metros elétricos a tensão e a corrente no ponto de sua instalação" Sabendo&se que a imped)ncia, num determinado ponto, é a relação entre a tensão e a corrente, o relé de imped)ncia nada mais afere do que o resultado desse quociente, para faer atuar o seu mecanismo de acionamento" F laramente aplicado nos sistemas de pot$ncia das concessionárias de eneria elétrica para a proteção de lin5as de transmissão"
G Slide Temporiação
2pesar de se esperar a maior rapide poss'!el na atuação de um relé, normalmente, por questões de seleti!idade entre os !ários elementos de proteção, é necessário permitir aos relés uma certa temporiação antes que ordene a abertura do disjuntor" Hoo, tomando& se como base estas considerações, os relés podem ser classificados quanto ao tempo de atuação em=
> relés instant)neos?
> relés temporiados com retardo dependente? > relés temporiados com retardo independente"
(s relés instant)neos, como o próprio nome di, não apresentam nen5um retardo intencional no tempo de atuação" ( retardo existente é função de suas caracter'sticas construti!as implicando certa inércia natural do mecanismo, temporiando assim a sua atuação" #les não se prestam 4 utiliação em esquemas seleti!os, onde os !alores das correntes de curto&circuito nos diferentes pontos são praticamente os mesmos" (s relés temporiados com retardo dependente são os mais utiliados em sistemas elétricos em eral" São caracteriados por uma cur!a de temporiação normalmente in!ersa, cujo retardo é função do !alor da randea que os sensibilia" #sses relés apresentam uma fam'lia de cur!as com as mais di!ersas decli!idades em raão das !ariadas aplicações requeridas na prática dos projetos de proteção" 2 +i" 1/"G mostra uma cur!a t'pica de um relé temporiado de retardo dependente, neste caso particular, e!idenciando as correntes circulantes no ponto de sua instalação" .ode&se obser!ar que, quanto maior a corrente, menor o tempo de atuação, justificando a denominação de temporiação in!ersa"
( relé temporiado com retardo independente, ao contrário do anterior, é caracteriado por um tempo de atuação constante, independentemente da manitude da randea que o sensibilia" 2 +i" 1/"I apresenta as cur!as de um relé particular para operação por corrente" .odem ser ajustados, em eral, para !ários tempos de atuação, dependendo das necessidades de um particular projeto de proteção" Jomo se pode obser!ar pela fiura, para o ajuste num determinado !alor, por exemplo a cur!a 92:, o tempo de disparo
independe do módulo da corrente do sistema, acima do !alor ajustado" I Slide +orma de acionamento
(s relés podem acionar os equipamentos de interrupção de dois diferentes modos, pelos quais são comumente con5ecidos=
> relés de ação direta? > relés de ação indireta"
(s relés de ação direta são laramente empreados na proteção de pequenas e até de médias instalações industriais" 2presentam a rande !antaem de, eralmente, dispensar transformadores redutores, pois estão diretamente liados ao circuito que proteem, além de não necessitarem de fonte auxiliar para promo!erem o disparo do disjuntor" São de fácil instalação e aluns modelos requerem uma certa manutenção pre!enti!a, como no caso dos relés fluidodin)micos, nos quais é importante manter o fluido temporiador isento de poeira e umidade excessi!a, pois, do contrário, as suas caracter'sticas tornam& se sensi!elmente alteradas" 2luns modelos pouco difundidos são alimentados atra!és de transformadores redutores, conser!ando, no entanto, a sua caracter'stica básica, que é o acionamento direto do disjuntor atra!és de um mecanismo próprio e particular para cada tipo ou fabricante" 2 +i" 1/"K mostra o esquema básico de liação de um relé de ação direta, para proteção de sobrecorrente, liado diretamente ao circuito que protee, enquanto a +i" 1/"< apresenta o esquema básico de um relé para proteção de sobrecorrente, alimentado atra!és de transformador de corrente" #ste 6ltimo tem sua aplicação justificada quando as correntes de caras ou de curto&circuito são muito ele!adas ou a tensão da rede requer uma isolação que pode comprometer a construção do relé" (s relés de ação indireta, con5ecidos também como relés secundários, t$m laro empreo nas instalações de médio e rande portes" 2presentam custos sensi!elmente mais ele!ados e necessitam de transformadores redutores como fonte de alimentação, bem como requerem em eral uma fonte auxiliar de corrente cont'nua 9mais utiliada:
ou de corrente alternada" ( in!estimento dessas unidades auxiliares torna o custo da proteção muito ele!ado, justificando somente o seu empreo quando se tratar de instalações pro!idas de transformadores com pot$ncia iual ou superior a *"/// 02 em tensão de 1A,</0 ou G"/// 02, em tensão de I; 0" São empreados ainda na proteção
de motores com pot$ncia superior a G// c!" #m eral, os relés secundários apresentam maior confiabilidade que os demais, além de possu'rem ajustes bem mais precisos e cur!as de temporiação bem mais definidas" Jomo o próprio nome o suere, este tipo de relé não atua diretamente sobre o mecanismo de acionamento do disjuntor" 2penas, quando opera, propicia o fec5amento dos contatos do circuito da bobina do disjuntor os quais estão liados a uma fonte auxiliar, eralmente de corrente cont'nua" #sta fonte normalmente é constitu'da de um conjunto de baterias permanentemente liadas a um retificador de alimentação" 2 +i" 1/"; mostra esquematicamente uma proteção com relés secundários, detal5ando todas as unidades necessárias ao conjunto" (s relés de ação indireta apresentados na +i" 1/"; t$m caracter'sticas de atuação instant)nea" -o entanto,
existem outros modelos, como será !isto oportunamente, onde as bobinas são substitu'das por um disco de indução que permite a temporiação do disparo, ajustando o comprimento do arco percorrido pelo contato mó!el, fixado no referido disco"
