Aula 5 - Tipos de Reles

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CET1231 - PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA

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Introdução

 Relés de proteção de sobrecorrente responde à corrente que flui no elemento do sistema que se quer proteger quando o módulo desta corrente supera o valor previamente ajustado (corrente de pickup);

 Os relés de sobrecorrente podem ser instantâneos (função ANSI 50) ou temporizados (função ANSI 51);

 Os principais relés de sobrecorrente empregados no sistema elétrico são:  Relés de sobrecorrente não direcionais;

 Relés de sobrecorrente diferenciais;  Relés de sobrecorrente direcionais;  Relés de sobrecorrente de distância.

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Introdução

Relé de disco de indução com suas principais partes componentes

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Relés de sobrecorrente eletromagnéticos

 São utilizados em instalações elétricas industriais e comerciais de média tensão;  Raramente são utilizados em subestações de concessionárias devido a

dificuldade de coordenação com os elos fusíveis;

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Relés de sobrecorrente estáticos

 São dispositivos fabricados de componentes estáticos montados em caixa metálica blindada para evitar a interferência do campo magnético dos condutores de alta tensão e instalados nos bornes dos disjuntores.

 Esses relés são constituídos basicamente de três módulos.

Transformadores de corrente;

 Cada unidade possui um transformador de corrente que determina a corrente nominal do relé;

Circuitos eletrônicos;

 É um conjunto de placas de elementos estáticos, onde se processa a lógica de atuação do relé;

Dispositivos de saída.

 É formado por um sistema mecânico que atua mediante um sinal elétrico enviado pelo processador lógico do relé.

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Relés de sobrecorrente não direcionais

 Características elétricas:

Proteção contra curto-circuito dependente do tempo; Proteção contra curto-circuito dependente da corrente; Corrente nominal do relé.

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Relés de sobrecorrente não direcionais

 Exemplo de ajuste de relés – Relé RPC-1

Ajuste da unidade temporizada (tempo definido) K I I K nr a r  _

Ajuste da unida de instantânea

K I K I K nr r cs i    cs ima I I  a imi I I  4 (valor máximo) (valor mínimo)

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Exemplo 1: Dimensionar e ajustar os relés RPC-1 instalados nas subestações

industriais de uma área rural mostrada no esquema elétrico simplificado abaixo, cujos dados são:

 tensão primária: 13,8 kV;  tensão secundária: 380 V;

 potência de curto-circuito no ponto de entrega de energia: 31 MVA;

Considerar desprezível a variação de impedância entre os pontos do sistema onde estão instalados os relés dos disjuntores D1 e D2.

D1

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89 kVA D1

I

2

I

1 D2 1.230 kVA 150 kVA

I

3 1500 kVA

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Relés de sobrecorrente estáticos Correntes de carga: A 27 , 6 80 , 13 3 150 2    I 62,7A 80 , 13 3 500 . 1 3  _  I I₁  I₂  I₃  6,2762,7  68,97 A

Ajuste da unidade temporizada:

A 0 4 A 0 7 , 62 3   Inr  I 1.296A 80 , 13 3 000 . 31 _   cs I Disjuntor D2: 6 , 1 5 , 1 0 , 1 40 70 , 62 _ _ _   _r r K K Ia 1,062,7  62,7A K 1,0

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Relés de sobrecorrente secundários de indução

 São fabricados em unidades monofásicas e alimentados por transformadores de corrente ligados ao circuito ao qual se deseja proteger;

 São utilizados na proteção de subestações industriais de médio e grande portes, na proteção de motores e geradores, banco de capacitores e, principalmente, na proteção na proteção de subestações de sistemas de potência;

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Características construtivas:

 Os relés de indução normalmente são constituídos de três unidades operacionais:

 Unidade de sobrecorrente temporizada;  Unidade de sobrecorrente instantânea;  Unidade de bandeirola e selagem.

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Relés de sobrecorrente secundários de indução  Unidade de sobrecorrente temporizada:

Fluxos que cortam o disco

Tensão induzida no disco de indução

Corrente resultante no disco de indução

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 Unidade temporizada: o relé não deve operar para a condição de carga

máxima admitida.

 O relé deve operar de acordo com a curva de temporização para o múltiplo

da corrente ajustada. Deve-se manter uma diferença mínima de 0,4 s entre os tempos de operação de dois relés funcionando em cascata

Relés de sobrecorrente não direcionais

Prescrições para o ajuste das unidades de indução

RTC I K I_tut  f  c tf m I RTC I M  

-Tempo de operação do disjuntor: 0,13s - Tolerância do fabricante do disjuntor: 0,1s - Tempo de segurança do projeto: 0,17s

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Relés de sobrecorrente secundários de indução  Curvas de operação:

Temporização inversa: empregada quando o valor da corrente de curto-circuito no relé depende muito da capacidade de geração;

Temporização muito inversa: empregada quando a corrente de curto-circuito no relé depende da localização do ponto onde ocorreu o defeito em relação ao relé e varia muito pouco em relação ao sistema de geração;

Extremamente inversa: empregados na proteção de redes de distribuição primária onde são

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Relé de sobrecorrente digital

 Auto diagnóstico, comunicação, interface, precisão, confiabilidade, versatilidade, adaptativo, lógica, análise de dados, etc.

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Relés de sobrecorrente não direcionais

Exemplo 2: Determinar os ajustes do relé de sobrecorrente atuando

no disjuntor 52.1 e instalado em conformidade com o diagrama do circuito elétrico da figura ao lado. Será utilizado um relé de indução de sobrecorrente cuja corrente nominal é de 5A. A corrente de curto-circuito trifásica no lado de 69kV vale 7500 A, e a de fase e terra tem o valor mínimo 400 A. Adotar:

um fator de sobrecorrente (Fs=20) um fator de sobrecarga (Kf=1,3) Um fator de assimetria (Fa=1,2)

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• A seleção do tipo de

curva de temporização

deve ser função do

projeto de coordenação

que

se

deseja

implementar. Admite-se

que o tempo máximo

permitido para atuação

do relé é de 0.65s, em

função da coordenação

com o relé a montante.

(20)

(21)

Introdução

 Os relés diferenciais são a mais importante forma de proteção de transformadores de potência, e podem estar submetidos a diferentes fatores que propiciam uma operação indesejada do disjuntor, ou seja:

 Correntes de magnetização transitória do transformador;  Defasamentos angulares;

 Diferenças de corrente em função dos erros introduzidos pelos transformadores de corrente;

 Diferenças de correntes no circuito de conexão do relé em função dos tapes do transformador de potência. Y 69KV Ip Ip T Y P C BO Relé diferencial  I = 0 A Ip BR Is B BR   Is  T C S Is F 13,8KV Icc BO = I - I I TCP I1 Icc I1 BR I2 A I1 s p BR  Y B F I2 I2 TCS Icc

Relé diferencial na condição de não-operação Relé diferencial na condição de operação

Bobina de

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Relés Diferenciais de Corrente

Relés diferenciais de indução

 As correntes de uma mesma fase que circulam no relé diferencial não devem possuir diferenças angulares;

 Os transformadores de corrente não devem apresentar erro superior a 20% até uma corrente correspondente a oito vezes a corrente do tape a que o relé está ligado, a fim de evitar uma atuação intempestiva do disjuntor;

 A ligação do transformador de corrente deve ser executada de forma que, para o regime de operação normal, não circule nenhuma corrente na bobina de operação;

 Quando um transformador é energizado, flui uma corrente de magnetização de efeito transitória, também denominada de corrente de excitação, cujo valor é significativamente elevada, visto pela proteção diferencial como um defeito interno ao equipamento.

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Relés Diferenciais de Corrente

Relés aplicados na proteção diferencial

Relés de sobrecorrente

 Os relés de sobrecorrente constam normalmente de uma unidade de sobrecorrente instantânea, além da unidade temporizada;

 A unidade instantânea é normalmente ajustada para um elevado valor de corrente;

 São de aplicação limitada por favorecer operações intempestivas do sistema, de acordo com as seguintes causas:

 Corrente de magnetização do transformador durante a sua energização;

 Saturação dos transformadores de corrente em diferentes níveis, provocando correntes circulantes no circuito diferencial.

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Relés Diferenciais de Corrente

Relés diferenciais com restrição percentual

 Além da bobina diferencial é dotado de uma bobina de restrição cuja função é restringir a operação do relé;

 Em um relé diferencial percentual a corrente diferencial deve exceder um percentual fixo da corrente que flui pelo transformador de potência, definida como:

 O relé opera quando Id ≥ k.Ir, onde k é a inclinação da caract. diferencial percentual, tipicamente 10%, 20% ou 40%. Sendo um relé de 10% mais sensível que um de 40%.

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Relés Diferenciais de Corrente

 Inibir a atuação do relé quando o transformador é colocado em operação;  Prática inadequada, pois é um momento crítico e a proteção deve

funcionar;

 Utilização de um relé de subtensão, pois durante a condição de inrush a tensão é praticamente a nominal, enquanto sob defeito a tensão assume um baixo valor;

 Torna a proteção lenta, além de representar custo adicional;

 Método de restrição por harmônicas, uma vez que as situações de defeito, inrush e sobre-excitação possuem conteúdos distintos;

 Atualmente, utilizadas em grandes transformadores.

Relé com Restrição por Harmônicas

 Para evitar o trip indesejado, diante da corrente de magnetização (inrush), algumas medidas foram tomadas, considerando o relé diferencial percentual.

(28)

Relés Diferenciais de Corrente

Exemplo 4: Determinar os parâmetros principais dos transformadores de

corrente e os ajustes necessários do relé de sobrecorrente diferencial para a proteção de um transformador de potência de 56MVA, na tensão de 138/13,8 kV, ligado em triângulo no primário e estrela no secundário. A corrente de curto-circuito monopolar próxima às buchas secundárias do transformador é de 3700A. A corrente de curto-circuito trifásica no mesmo ponto vale 17000A. A corrente de curto-circuito do lado primário do transformador vale 2800A.

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Relés Diferenciais de Corrente

Proteção de geradores síncronos

TCp TCs TCs G ~ TCs Disjuntor / Chaves TCp TCp BO BR Relé diferencial

 Os relés diferenciais protegem os geradores elétricos contra:

 Defeitos internos nos geradores, com exceção para defeitos entre espiras;

 Defeitos nos condutores primários, dentro da zona de proteção;

 Defeitos monopolares em praticamente

qualquer ponto do enrolamento do estator.

 Recomenda-se a aplicação de proteção diferencial em geradores com os seguintes requisitos:

 geradores com capacidade nominal igual ou superior a 1.000 kVA, independente da tensão nominal;

 geradores com tensão igual ou superior a 5.000 V, independente da capacidade nominal;

 geradores com tensão igual ou superior a 2.200

(30)

Relés Diferenciais de Corrente

Relés diferenciais digitais

 Principais funções de proteção dos relés diferenciais digitais:

 proteção contra curto-circuito para transformadores de dois e três enrolamentos.

 proteção contra curto-circuito para motores e geradores;  proteção de sobrecarga com característica térmica;

 proteção de sobrecorrente de retaguarda de tempo definido e/ou tempo inverso;

 entradas binárias parametrizáveis, relés de alarme e disparo, além sinalização através de LEDs;

(31)

Índices 0,05 0,1 0,2 0,7 0,4 0,3 0,6 0,5 1 0,8 0,9 0,1 2 3 4 5 6 87 910 20 1.000

Vezes a corrente ajustada 100 10 1 0,1 0,01 Tempo em segundos 1.000 100 10 1 0,1 0,01 Tempo em segundos 0,1 0,05 0,9 0,8 0,5 0,6 0,3 0,4 0,7 0,2 1 Índices 0,1 10

Vezes a corrente ajustada

4

2 3 5 6 87 9 20

Relés Diferenciais de Corrente

 Particularidades dos relés digitais:

 proteção de retaguarda através da proteção de sobrecorrente temporizada utilizando as características de tempo definido ou de tempo inverso;

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Relés Diferenciais de Corrente

 Particularidades dos relés digitais:  Restrição de corrente de inrush;

 Restrição adicional para um defeito externo à zona de proteção com saturação do transformador de corrente (detector de saturação de TC).

 Relés diferenciais digitais apresentam réplica térmica, avaliando a maior corrente de fase e comparando-a com o valor ajustado no relé.

(33)

CS CS 52 86 Sistema 52 CS CS 87 TCp TCs Y  20 MVA 69/13,8 KV

Relés Diferenciais de Corrente

EXEMPLO 5

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CS CS 52 86 Sistema 52 CS 87 TCp TCs Y  20 MVA 69/13,8 KV

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Introdução

 Sistemas que apresentam geradores nas duas extremidades ou que apresentam configuração em anel necessita a incorporação de relés de sobrecorrente temporizados com elementos direcionais;

 Relés direcionais são sensibilizados ou não pelo sentido do fluxo de corrente (relés direcionais de corrente) ou pelo sentido do fluxo de potência (relés direcionais de potência);

 Os relés direcionais são construídos em unidades eletromecânicas, eletrônicas ou estáticas e digitais;

 Há três tipos de relés direcionais, que serão estudados detalhadamente, cujo emprego depende da grandeza elétrica que se quer controlar, ou seja:

relé direcional de sobrecorrente de fase; relé direcional de sobrecorrente de terra;

(37)

Introdução

Relés direcionais (Função 67)

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(39)

Relés de sobrecorrente de indução direcional

Características construtivas

 Este relé tem dois conjuntos de bobinas em quadratura, alimentados pela corrente elétrica e pela tensão de polarização.

(40)

Relés de sobrecorrente de indução direcional

(41)

Relés de sobrecorrente de indução direcional

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Relés de sobrecorrente de indução direcional

Torque

 A unidade direcional do relé de sobrecorrente de fase é percorrida pela corrente da fase correspondente à ligação do relé, enquanto a tensão aplicada à bobina de potencial é referente às outras duas fases;

2 2 1 1

I

sen

K

T









I2 2 I Posição de I2 para conjugado máximo

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Relés de sobrecorrente de indução direcional

1 10 100 1.000 0,01 0,1 1 10 10.000 Faixa

Unid. Tempo Unid. Inst.

Faixa de Ampliação (Série 800)

Tapes Unid. Tempo Unid. Inst.Ajuste

0.5 - 4.0 1.5 - 12.0 2-16 0.5 - 4.0 2-18 10-80 20-180 0.5 - 0.6 - 0.7 - 0.8 - 1.0 - 1.2 - 1.5 - 2.0 - 2.5 - 3.0 - 4.0 1.5 - 2.0 - 2.5 - 3.0 - 4.0 - 5.0 - 6.0 - 7.0 - 8.0 - 10 - 12 2.0 - 2.5 - 3.0 - 4.0 - 5.0 - 8.0 - 7.0 - 8.0 - 10 - 12 - 18 Ajuste Contínuo Te m po e S eg undos

Múltiplos de Calibração do Tape

Te m po e S eg undos Aj us te d e T em po 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 21 1 T1 T2 L2 L1 L3 I _L₄ Ba rra co nsu m id ora F 1 2 3 4 ~

Tempo de atuação do relé de 0,5s

(44)

Relés de sobrecorrente de indução direcional digital

Princípio de Funcionamento

 O relé de sobrecorrente direcional digital apresenta os mesmos princípios operacionais dos relés de indução;

 Nos relés digitais, as correntes secundárias dos transformadores de corrente são convertidas em sinais proporcionais de tensão através dos transformadores de entrada do equipamento;

 Já os sinais analógicos de tensão são conduzidos a um conversor A/D (analógico/digital) que os converte em sinais digitais antes de serem utilizados pelo microprocessador;

 Todas as operações de atuação do relé são executadas digitalmente pelo microprocessador;

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Relés de sobrecorrente de indução direcional digital

Princípio de Funcionamento ms s ma T I I T          1 5 , 13 muito inversa ms s ma T I I T          1 80 extremamente inversa 1 120         s ma I I T inversa longa 1 05 , 0         s ma I I T inversa curta 0 ,1 1 1 0 0 ,0 1 0 ,1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 8 9 Tiempo en Segundos

Veces el Valor de Ajuste

Indic es 1 0,4 6 5 4 2 3 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,3 0,2 0,1 0,05 7 2 0 0,1 1 10 0,01 0,1 1 10 100 1000 8 9 Tiempo en S egundos

V eces el V alor de A juste

Indic es 1 0,4 6 5 4 2 3 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,3 0,2 0,1 0,05 7 20 0,1 1 10 0,01 0,1 1 10 100 1000 5 2 4 9 Tiempo en S egundos

V eces el V alor de A juste

Indic es 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05 3 6 7 8 20

Curva muito inversa Curva inversa

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Relés de sobrecorrente de indução direcional

Exemplo

Determinar os ajustes de um relé direcional de sobrecorrente de fase e neutro, unidades temporizadas e instantâneas do esquema elétrico mostrado na figura ao lado instalado no circuito do transformador. O ponto de conexão ou de acoplamento entre o sistema da concessionária e do consumidor é em P.A. O gerador e a rede operam em paralelo, considerar um fator de sobrecarga de 50%. A impedância equivalente do sistema é igual a Z= (1,8 + j2,4) pu. Utilizar o relé ZiV, de temporização inversa. Tempo

(47)

(48)

Introdução

 Os sistemas de transmissão são tradicionalmente protegidos por relés de sobrecorrente temporizados (funçõs 50/51), que apresentam limitações:

 São significativamente afetados por variações na geração e configuração do sistema;  Os tempos de atuação são variáveis para diferentes pontos de curto-circuito;

 Os tempos de atuação são elevados devido à necessidade de coordenação com outros relés;  Não reconhecem se o fluxo de corrente é proveniente de um curto-circuito ou de uma

sobrecarga;

 Necessidade de reajuste periodicamente;

 Por isso é conveniente o emprego de relés de distância, cujo tempo de atuação é proporcional a distância entre o ponto de instalação do relé e o ponto do defeito.

 A tensão no ponto de defeito é nula  à medida que se afasta do ponto de defeito no sentido da fonte, esta tensão tende a aumentar devido à queda de tensão na LT.

(49)

(50)

(51)

Proteção de Distância

 Exemplo: Analisar as condições de operação e não operação do relé de distância instalado na LT da figura abaixo. O ponto F está a 80% do comprimento da LT que admitimos corresponder inicialmente ao limite de atuação do relé. As impedâncias estão na base de 100MVA e 69kV.

(52)

Introdução

 Sabe-se, também, que numa linha de transmissão a impedância Z é diretamente proporcional à distância entre o ponto de instalação do relé e o ponto de defeito;  Por isso, esses relés são denominados relés de distância, que é um nome

genérico dado aos aparelhos que de um modo ou de outro utilizam este princípio para proteger uma linha de transmissão;

 Existem, na realidade, vários relés baseados neste princípio, a saber:

 Relé de impedância: indicado para a proteção de linhas de transmissão consideradas de comprimento médio para o seu nível de tensão;

 Relé de reatância: indicado para a proteção de linhas de transmissão consideradas de comprimento curto para o seu nível de tensão;

 Relé de admitância: indicado para a proteção de linhas de transmissão consideradas de comprimento longo para o seu nível de tensão.

(53)

Tipos de Relés de Proteção

 O relé de distância é classificado de acordo com a forma da sua zona de proteção;

 Algumas terminologias empregadas para os relés eletromecânicos ainda persistem;

 Características mais complexas podem ser obtidas pela associação (de uma ou mais) das características apresentadas acima.

(54)

(55)

Critério para definição das zonas de atuação

 Normalmente, utilizados na proteção de L.T. e estimam a impedância entre o ponto de falta e o local de instalação do relé (impedância  parâmetros L.T.  distância) .

 Subalcance (Underreach): O relé não “vê” a falta além de uma dada distância, não operando além do terminal remoto (p. ex. relé de sobrecorrente instantâneo).

 Sobrealcance (Overreach): O relé opera para faltas além do terminal remoto (a perda de coordenação pode ser evitada através de um sinal do terminal remoto permitindo o trip).

 A zona de proteção do relé de distância é aberta no terminal remoto, existindo alguma incerteza quanto ao alcance deste relé, tipicamente 5%.

(56)

Critério para definição das zonas de atuação

 Proteção de 1ª Zona

 Deve ser feito considerando a impedância da LT correspondente a 80 a 90% do seu comprimento;

 Não é adotada temporização intencional;

 Deve proteger toda a LT, alcançando entre 130 e 150% do seu comprimento;  Normalmente ajustada para um tempo de atuação 0,4 a 0,6s

 Tem por finalidade garantir a proteção de backup da 2ª zona. Deve ter alcance de no mínimo 130%.

 Normalmente ajustada para um tempo de atuação 0,8 a 1,0s, a depender do esquema de coordenação com outras proteções utilizadas.

(57)

Proteção de Distância

 Ideal: todas as faltas na linha pontilhada isoladas instantaneamente.

 Incerteza: para se assegurar que não haverá o sobrealcance, o relé é ajustado para subalcançar (zona 1) – o relé opera instantaneamente para faltas em até 85% - 90% da L.T.

 A zona 1 não protege a linha completamente e a zona 2 é usada com alcance além do terminal remoto, tipicamente 120% a 150% do trecho AB.

 Para proporcionar o backup completo da linha adjacente, a zona 3 é usada com alcance de 120% a 180% do trecho BC.

(58)

Proteção de Distância

 Exemplo: No SEP Rab está ajustado para proteger a linha AB e servir como

proteção backup para as linhas BC e BD.

Relé Rab

Zona 1: 0.85 × (4 + j30) = (3.4 + j25.5) Ω

Zona 2: 1.2 × (4 + j30) = (4.8 + j36) Ω  t = 0,3 s zona 3: 1.5 x (4 + j30) = (6 + j45) Ω  t = 1 s

(59)

Proteção de Distância

 Exemplo: Considerar o sistema mostrado na Figura. Calcular os ajustes dos relés de distância à impedância instalados na subestação A. A carga máxima da linhas L1 e L2 está limitada a 75% da capacidade de condução de corrente dos condutores, que equivale a 500A.

(60)

(61)

CET1231 - PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA RELÉ DE SOBRETENSÃO (59) RELÉ DE SUBTENSÃO (27) RELÉ DE RELIGAMENTO (79) RELÉ DE FREQUÊNCIA (81) RELÉ DE SINCRONISMO (25) RELÉ DE IMAGEM TÉRMICA (49) RELÉ AUXILIAR DE BLOQUEIO (86)

(62)

Relé de Sobretensão (59)

 São destinados à proteção de sistemas elétricos submetidos a

níveis de tensão superiores aos valores máximos que garantem a

integridade dos equipamentos elétricos em operação;

 Em sistemas elétricos de potência  nível máximo igual a 110%;

 Ajustes não inferiores a 115% para unidades temporizadas e 120%

para unidades instantâneas;

(63)

Relé de Sobretensão (59)

 BT  bobina da unidade temporizada;

 BI  bobina da unidade instantânea;

Unidade instantânea

(59I)

(64)

(65)

Relé de Sobretensão (59)

 Ajuste da curva de temporização

Pela curva de temporização adotada,

temos:

 O tempo de disparo do relé não deve

superar 9,3 s;

 Valor do tape: 119,7%;

 Ajuste do Dial nº 3.

(66)

Relé de subtensão (27)

 São equipamentos destinados à proteção de sistemas elétricos de

potência a níveis de tensão inferiores aos valores mínimos que

garantam as necessidades dos equipamentos em operação;

 Os limites de subtensão nos sistemas elétricos de potência são de

80% a 90% do valor nominal;

 Admite-se como ajuste do relé valores não inferiores a 90% para

unidades temporizadas e 80% para unidades instantâneas;

(67)

Relé de subtensão (27)

Eletromecânico

 O ajuste da tensão de disparo é feito pela determinação da posição

do tape na régua de tapes do dispositivo.

 Em geral, a faixa de ajuste dos relés é a seguinte:

 55 a 140 V: para relés de modelo 115 V;

 70 a 140 V: para relés de modelo 199 V;

 110 a 280 V: para relés de modelo 208, 230 e 240 V;

 220 a 560 V: para relés de modelo 460 V;

(68)

Relé de subtensão (27)

Digital

 Os relés digitais de subtensão recebem o sinal analógico de

subtensão e os convertem para valores digitais;

 Autoverificação e ajuste da relação de transformação;

 Em geral, na sua parte frontal existe um display para indicação

automática de tensão secundária e primária;

 Podem ser conectados a um canal de comunicação serial,

permitindo sua monitoração e telecomando, através de conexão

em redes de dados supervisionados

(69)

Relé de subtensão (27)

Digital

 Unidade Instantânea (<<< Velocidade)

 Essa unidade dá a partida quando o valor da tensão presente no

sistema for inferior a tensão ajustada fazendo fechar

instantaneamente os seus contatos de saída;

 Os contatos permanecem fechados até a tensão atingir o valor de

rearme ou tensão de dropout;

 A atuação do relé é anunciada pela unidade de sinalização

localizada no painel frontal através de leds;

(70)

(71)

Relé de subtensão (27)

Digital

 Curva normalmente inversa: α = 0,02 e k = 0,14;



Curva muito inversa: α = 1 e k = 13,5;

(72)

Relé de subtensão (27)

Digital

 Ajustes disponíveis em um relé de proteção digital de subtensão.

Espera-se um tempo para evitar falsa operação devido a transitórios como os observados na partida de máquinas e conexão de transformadores;

O tempo de atuação deve ser reduzido em função da intensidade do afundamento de tensão para evitar danos aos equipamentos;

(73)

Relé de tensão (27/59)

 São dotados de unidades de sub e sobretensão e podem ter tecnologia eletromecânica, eletrônica ou digital;

 Os relés eletromecânicos de tensão são dotados de unidade temporizada e unidade instantânea contendo as funções de sobretensão e subtensão;

 Os relés eletromecânicos trifásicos são normalmente ligados por uma das configurações ilustradas nas figuras abaixo.

 A função de operação para um determinado tape é a tensão mínima para a qual os contatos do lado esquerdo se fecham;

 Já os contatos do lado direito se fecham para uma determinada percentagem da

(74)

Relé de tensão (27/59)

(75)

Relé de Religamento (79)

 Os relés de religamento são utilizados em religadores quando a

proteção de sobrecorrente atua devido a um curto-circuito na rede;

 Assim, o relé de religamento envia um sinal para fechamento

automático do religador que desconectou o circuito, após um

tempo predeterminado;

 Um religador é basicamente um dispositivo automático projetado

para abrir e fechar um circuito com carga ou em curto-circuito.

 O religador é muito semelhante ao disjuntor, porém um pouco mais

sofisticado para suportar sucessivos fechamentos e aberturas;

 Relés de religamento podem inibir a atuação da unidade

instantânea após a primeira, segunda ou terceira aberturas

permitindo assim a atuação apenas da unidade temporizada;

 Após a quarta abertura do religador, o relé de religamento se

autobloqueia e o circuito defeituoso fica desernegizado.

(76)

Relé de Religamento (79)

 Religamento automático;

 Monitoramento das condições do disjuntor;  Unidade de temporização de religamento;

(77)

Relé de Frequência (81)

 São relés que operam quando a frequência do sistema cai (relé de subfrequência) abaixo ou ultrapassa (relé de sobrefrequência) um valor preestabelecido ou ajustado;

 A polarização do relé de frequência é por tensão;

 A aplicação deste relé é feita em sistemas em que existe a possibilidade de haver a perda parcial de geração e ainda que estas perdas não possam ser toleradas por certo tempo;

 Outra aplicação desta proteção é feita em sistemas em que há a necessidade de rejeição de cargas, com o objetivo de descartar cargas de forma a recuperar a frequência do sistema.

(78)

Relé de sincronismo (25)

 Tem como função comparar a frequência entre duas fontes de geração ou entre uma fonte de geração e a rede de energia elétrica;

 Seu funcionamento é baseado na comparação entre a amplitude da tensão, a frequência e o defasamento angular entre duas fontes a serem conectadas em paralelo, gerando um sinal de permissão de sincronismo, quando as grandezas monitoradas estiverem dentro dos limites ajustados no relé de proteção;

 Como exemplo, as faixas de ajuste dos relés de sincronismo são:

 Diferença da tensão: 3,0 a 50 x RTP;  Diferença da frequência: 0,10 a 2,5 Hz;  Diferença de defasagem angular: 5,0 a 20⁰.

(79)

Relé de Imagem Térmica (49)

 As principais funções de um relé de imagem térmica são:

 Proteger os motores elétricos contra excesso de temperatura dos enrolamentos quando, durante a sua partida ocorrer o travamento do rotor devido ao conjugado do motor ser insuficiente para movimentar a carga;

 Proteger os motores elétricos contra operação monofásica;

 Proteger os enrolamentos das máquinas elétricas (transformadores, motores e geradores) contra as correntes de curto-circuito entre fases e entre fases e neutro, devido a falhas de funcionamento.

 Procedimentos para ajuste dos relés de imagem térmica  Curva a frio

(80)

(81)

Relé de Imagem Térmica (49)

 Determinação das constantes térmicas de aquecimento e resfriamento de um motor:

 A frio:

 A quente:

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(83)

(84)

Relé de Imagem Térmica (49)

Exemplo: considerar um motor de 200cv/IV polos/380V, cuja corrente nominal é de 271 A. O fator de potência vale 0,87. A constante térmica de aquecimento é de 30 minutos. É permitida uma sobrecarga não superior a 15% da corrente nominal. Determinar o tempo máximo para operação do motor a frio e a quente.

 Tempo da curva a frio do motor:

(85)

Relé Auxiliar de Bloqueio (86)

 Tem a função de assegurar a integridade dos equipamentos de força e a segurança dos operadores;

 O sinal emitido pela unidade de proteção atua inicialmente no relé auxiliar de bloqueio, que em seguida fecha os contados da bobina de abertura do disjuntor;  O relé de bloqueio é indicado para aplicações nas quais é necessário a execução

de um determinado número de operações simultâneas sobre um ou mais disjuntores, permitindo que estes equipamento permaneçam bloqueados até que o operador destrave o dispositivo de bloqueio.

Forma de conexão do relé de proteção auxiliar de bloqueio

(86)

Relé Anunciador (30)

 É um dispositivo de supervisão de sinais analógicos e digitais empregado nas subestações de potência com a finalidade de monitoração das diversas funções dos dispositivos e equipamentos de proteção;

 As principais características dos relés anunciadores digitais são:

 Medição de parâmetros;  Memorização de curvas;

 Supervisão de transdutor e dos fios de ligação;  Registro de eventos;

 Possibilidade de intertravamento entre alarmes;  Indicação da curva (corrente, tensão, etc.) x tempo.