8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER
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26O Setor Eltrico / Maio de 2010
Apoio
Proteo
e
selet
ividade
Rel df/dt Muitasvezes,esperaralgunsciclosparaoperarumreldefrequnciapodenoserumasoluorealde
proteodeumsistemaeltrico,poisestaesperapode
premriscoaoperaoe/ouequipamentosdosistema.
Nestescasos,lana-semodosrelsdf/dt,queoperam
quando a taxa devariaoda frequncia no tempo
dosistemacaiabaixodeumvalorpreestabelecidoou
ajustado.Aformadesefazerestaproteoconsisteem
monitoraratangente(derivada)datensonotempo,
cuja inclinao nos permitir avaliar a variao da
frequncia no tempo. A Figura 1 ilustra o exposto.Antes do distrbio a inclinao da tenso maior
(PontoA).Quandoocorreodistrbio,afrequnciacai
e tambm a inclinao (derivada Ponto B).Assim,
antesmesmodeatingiroprimeiromeiociclojsesabe
queafrequnciaircair.
Por Cludio Mardegan*
Captulo V
Dispositivos de proteo Parte III
Figura 1 Monitorao da frequncia pela derivada
(inclinao) da forma de onda de tenso.
Figura 2 Esquema unilar do rel de frequncia + df/dt.
Funo ANSI
Como normalmente esta funo utilizada em
conjuntocomoreldefrequncia,onmeroutilizado
paraafunoANSI81+df/dt.
Polarizao
Apolarizaodoreldf/dtportenso.
Conexo Aconexodoreldefrequncia+df/dtapresen-
tadanoesquemaunilardaFigura2.
Aplicao
Aaplicaodesterel feitaemsistemasemque
existeapossibilidadedehaveraperdaparcialdegerao
eaindaqueestasperdasnopossamsertoleradaspor
certo tempo, pois acabam impondo uma sobrecarga
extremagerao,quepodedanicaramquina,sendo
assimmuitousadonopontocomumdeacoplamento
entredois sistemasdegerao.Outraaplicao desta
proteofeitaemsistemasemquehanecessidade
derejeiodecargas(loadshadding)dealtavelocidade,
comoobjetivodedescartarcargasdeformaarecuperar
afrequnciadosistema.bvioqueosrelsauxiliares
demultiplicaodoscontatostambmdeverosermuito
rpidosparanodegradarotempodedescarte.
FusvelDenio
um dispositivo utilizado para a proteo de
sobrecorrenteemcircuitos,fundamentalmentecontra
curto-circuito,econstitudodeumelementocondutor
quesefundeeinterrompeocircuitoquandoacorrente
atingevaloresacimadasuacapacidadenominal.
Podem ser retardados, rpidos, ultrarrpidos,
limitadoresdecorrente,etc.
8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER
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27O Setor Eltrico / Maio de 2010
Apoio
Figura 3 Curvas caractersticas do fusvel.
Figura 4 Efeito limitador do fusvel de ciclo para eliminar a falta.
Curvas caractersticas
Os fusveis apresentam quatro curvas caractersticas tempo
versus corrente.A saber: (a) tempomnimodefuso; (b) tempo
mximo de fuso; (c) tempo total para extino de arco; e (d)
caractersticadecurtadurao.Vejaascurvascaractersticasna
Figura3.
Curvas caractersticas do fusvel
Fusvel limitador de corrente
O fusvel limitador de corrente um dispositivo que pode
interrompera correntedecurto-circuitoemtemposdaordemde
deciclo,nodeixandoacorrentedecurto-circuitoatingiroseu
valordepicomximo.AFigura5ilustraoexposto.
8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER
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28O Setor Eltrico / Maio de 2010
Apoio
Pro
teo
e
selet
ividade
Figura 5 Efeito limitador. Corrente de crista (pico) ca limitada.
Figura 6 Seletividade entre fusveis.
Seletividade entre fusveis
Paraquepossahaverseletividadeentredoisfusveis(1e2),
necessrioqueoI2tparatempototaldeeliminaodofusvel1
estejaabaixodoI2tparatempomnimodefusodofusvel2.
AFigura6ilustraoexposto
Tabelas de relao de calibre para seletividade Deve-sesempreconsultarastabelasfornecidaspelosfabricantes.
Nafaltadestas,ouemetapasdeprojetoemqueaindanosedispe
dofabricante,oIEEEStd242mostratambmalgumasrelaes.
Elos Constituemumaformabarata deproteo econsistembasica-
mente de um elemento fusvel colocado em um invlucro. No
apresentamelevadacapacidadede interrupoe soutilizadosem
redesdedistribuio,principalmenteareas.
AnormabrasileiraNBR-5359(EB123)daABNTprescrevetrs
tiposdeelosfusveisdedistribuio:elotipoK,HeT.OselostipoK
sodotiporpido.Soutilizadosparaaproteodealimentadores
eramais.OselostipoTsodotipolento.OselosdotipoHsodo
tipoaltosurto.Soutilizadosnaproteodetransformadores.
OselostipoKeTsuportamcontinuamenteaproximadamente150%
dovalordeseusrespectivoselos.OselostipoHsuportamcontinuamente
aproximadamente100%.OselostipoKeTcomeamaoperarapartirde
2.0xIn.OselostipoHcomeamaoperarapartirde1.5xIn.Deve-se
sempreconsultaracurvatempoxcorrentefornecidapelofabricante.
Apresenta-se a seguir as tabelas de coordenao entre elos
fusveisdedistribuio.
Elo a montante
Elo a jusante
6 K8 K
10 K
12 K
15 K
20 K
25 K
30 K
40 K
50K
65 K
80 K
100 K
140 K
10 K
190
50 K
17001700
1700
1700
1700
1700
1350
850
20 K
650650
540
320
80 K
28002800
2800
2800
2800
2800
2800
2800
2200
1450
30 K
10601060
1060
1050
870
500
140 K
58005800
5800
5800
5800
5800
5800
5800
5800
5800
5800
4500
2000
12 K
350210
40 K
13401340
1340
1340
1340
1100
660
200 K
92009200
9200
9200
9200
9200
9200
9200
9200
9200
9200
9200
9100
4000
15 K
510440
300
65 K
22002200
2200
2200
2200
2200
2200
1700
1100
25 K
840840
840
710
430
100 K
39003900
3900
3900
3900
3900
3900
3900
3900
3900
2400
MxiMacorrentedefalta - aMpre
Tabela 1 CoordenaoenTreelosfusveisdoTipo K.
Na gura acima (conhecida tambm como peak let-through current
chart) mostra-se que sem limitao o valor da corrente de curto-
circuito pode atingir valores de 42 kA de pico (Ponto A)
Utilizando-se um fusvel limitador com calibre de 160A, o valordo corrente de pico ir car limitada a 12 kA de pico (Ponto B)
8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER
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30O Setor Eltrico / Maio de 2010
Apoio
Figura 7 Curva tempo x corrente para elos fusveis tipo H.
Proteo
e
selet
ividade
Elo a montante
Elo a jusante
6 T
8 T
10 T
12 T
15 T20 T
25 T
30 T
40 T
50T
65 T
80 T
100 T
140 T
10 T
350
50 T
3200
3200
3200
3200
32003200
2600
1500
20 T
1200
1200
1100
680
80 T
5000
5000
5000
5000
50005000
5000
5000
3800
1750
30 T
2000
2000
2000
2000
1700990
140 T
9700
9700
9700
9700
97009700
9700
9700
9700
9700
9700
7200
4000
12 T
680
375
40 T
2540
2540
2540
2540
25002100
1400
200 T
15200
15200
15200
15200
1520015200
15200
15200
15200
15200
15200
15200
15200
7500
15 T
920
800
530
65 T
4100
4100
4100
4100
41004100
4100
3100
1700
25 T
1500
1500
1500
1280
730
100 T
6100
6100
6100
6100
61006100
6100
6100
6100
4400
2200
MxiMacorrentedefalta - aMpre
Tabela 2 CoordenaoenTreelosfusveisdo Tipo T.
Elo a montante
Elo a jusante
1 H
2 H
3 H
5 H
8 H
Tabela 3 CoordenaoenTreelosfusveisdo Tipo Ke H
8 K
125
10 K
230
45
45
45
45
20 K
650
650
650
650
650
80 K
2800
2800
2800
2800
2800
140 K
5800
5800
5800
5800
5800
12 K
380
220
220
220
220
200 K
9200
9200
9200
9200
9200
15 K
510
450
450
450
450
65 K
2200
2200
2200
2200
2200
25 K
840
840
840
840
840
100 K
3900
3900
3900
3900
3900
MxiMacorrentedefalta - aMpre
50 K
1700
1700
1700
1700
1700
30 K
1060
1060
1060
1060
1060
40 K
1340
1340
1340
1340
1340
Elo a montante
Elo a jusante
1 H
2 H
3 H5 H
8 H
Tabela 4 CoordenaoenTreelosfusveisdo Tipo Te H
8 T
400
240
240240
240
10 T
520
500
500500
500
20 T
1200
1200
12001200
1200
80 T
5000
5000
50005000
5000
140 T
9700
9700
97009700
9700
12 T
710
710
710710
710
15 T
920
920
920920
920
65 T
4100
4100
41004100
4100
25 T
1500
1500
15001500
1500
100 T
6100
6100
61006100
6100
MxiMacorrentedefalta - aMpre
50 T
3200
3200
32003200
3200
30 T
2000
2000
20002000
2000
40 T
2540
2540
25402540
2540
Potncia (kVA)
5
10
15
25
Potncia (kVA)
10
15
30
45
75
112.5
150
200
225
500
750
1000
Tabela 5 elosfusveisdo Tipo H paraTransformadoresmonofsiCosem 13.2 Kv
Tabela 6 elosfusveisdo Tipo H e KparaTransformadoresTrifsiCosem 13.2 Kv
Conectados
Elo
-
-
1H
2H
5H
6K
6K
10K
12K
20K
30K
40K
fase-neutro
-
1H
2H
5H
fase-fase
-
-
1H
2H
8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER
5/8
32O Setor Eltrico / Maio de 2010
Apoio
Figura 8 Curvas tempo x corrente para elos fusveis tipo K.
Figura 9 Principais funes de fase de um disjuntor de baixa tenso:
LTD, STD com I2t OFF e instantneo.
Figura 10 Principais funes de fase de um disjuntor de baixatenso: LTD, STD com I2t ON e instantneo.
Proteo
e
selet
ividade
Disjuntores de baixa tensoTipos bsicos dos disjuntores de baixa tenso
Existem vrios tipos de disjuntores de baixa tenso. A
classicaomaiscomumenteencontradadivideestesdisjuntores
emduasgrandesclasses:osdisjuntoresabertos(PowerBreakersouLVPCBLowVoltagePowerCircuitBreakers)edisjuntoresdecaixa
moldada(MCCBMoldedCaseCircuitBreakers).
Osdisjuntoresdecaixamoldada,comooprprionomeindica,
socompostosporumacaixaisolantecomoumasefosseuma
unidade integral que aloja internamente todos os componentes
dodisjuntor.Suadesvantagemquequalquerproblemainterno
nodisjuntor praticamente impossvel de reparar, ouseja,tem
desubstitu-loporoutro.JosPowerBreakers,comosoabertos,
permitem o acesso s suas partes internas, sendo possvel a
manutenointernadeseuscomponentes.
Antigamentepraticamentetodososdisjuntoresemcaixamoldadaeramtermomagnticos.Oselementostrmicoseramconstitudosde
bimetlicoseasunidadesmagnticaspossuamumeletrom.
Comoavanodatecnologia,passou-seautilizardisparadores
(rels)eletrnicos,osquaispermitiramumamelhoradequaoda
suacurvadedisparo.Essesdisjuntorespassaramavirincorporados
comasseguintesfunes:
LTDLongTimeDelay(correnteetempo)
STDShortTimeDelay(correnteetempo)
Instantneounidadeinstantnea
Groundunidadedeterra
NaFigura9,podemserobservadasastrsregiesdessasfunes.
A funo LTD possui dois ajustes, um de corrente e outro de
temporizao. A funo STD possui tambm dois ajustes: um de
corrente e outro de temporizao. Alguns disjuntores possuem um
recursodeligaroI2tparaoSTDoudeixardesligada(acurvacareta
ouat),comomostradonaFigura10.OobjetivodoI2t,nestecaso,
melhoracomodar/coordenaracurvadisjuntorcomdispositivossituadosajusante,taiscomofusveise/oucorrentesdepartidademotores.
Afunoinstantneapossuisomenteajustedecorrente.Alguns
disjuntoresapresentam tambm uma quintafuno que consistedo
instantaneousoverride,ouseja,umafunoqueoperainstantaneamente,
para um valor predeterminado de fbrica, independente de ajustes
externos,cujafunoprotegeroprpriodisjuntor.
importanteobservarqueotempomostradonogrcotempo
xcorrenteparaosdisjuntoresretratamnosotempodeoperao
disjuntor (como no caso dos rels), mas tambm o tempo de
aberturaeextinodearco.
8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER
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33O Setor Eltrico / Maio de 2010
Apoio
Dados para especicao dos disjuntores de baixa tenso
Os principais dados necessrios para a especicao dos
disjuntoresdebaixatensoso:
Tensoamximatensonaqualodisjuntorpodeoperar;
FrequncianominalFrequnciaparaaqualfoiprojetadoparaoperar;
Corrente nominal Os disjuntores de caixa moldada soprojetadosparaoperarempara100%desuacorrentenominalpara
umatemperaturaespecicada.ONationalElectricalCode(NEC)
prescrevequenosedevepermitircircularmaisdoque80%de
sua capacidade, ou seja, deve-se calcular a corrente prevista e
dividirpor0.8.importantenotarqueosPowerBreakerspodem
operarcom100%desuacapacidadenominaletambmalguns
disjuntoresdecaixamoldadasoprojetadosparaisso;
Capacidadedeinterrupoomaiorvalordecorrente(rms
ecaz)queodisjuntorpodeinterromper;
Correntedecurtadurao(shorttimecurrent)ovalorde
correntemximaparaaqualodisjuntorcapazdesuportarosefeitosdacorrentede
curto-circuitoparaumtempoespecicado,normalmente0.5sou
menos.ParaosPowerBreakers,ovalordacorrentedeshorttime
igualdacapacidadedeinterrupododisjuntor;
NmerodepolosSeodisjuntorunipolar,bipolaroutripolar;
Tensodecomando/controleValordetensoACouDCparaas
bobinasdeaberturaefechamentododisjuntor.
IEDs OsIEDs,comomencionadonaterminologia,soosIntelligent
ElectronicDevices,ouseja,sodispositivoseletrnicosinteligentes
que,porseremmicroprocessadosecomelevadavelocidadede
processamento(>600MHz),englobamumasriedefunes,tais
comomedio,comando/controle, monitoramento,religamento,
comunicaoeproteo,permitemelevadaquantidadedeentradasanalgicas(sinaisdetensoecorrente)eelevadaquantidadede
entradas/sadas (I/O) digitais. Normalmente, estes dispositivos
sovoltadosparaaautomaoejforamprojetadosdentrodos
padresdanormaIEC61850.
IEC
PTOC
PTOC
PTOC
PTOV
PTOV
PDIS
PDIF
PTR
Tabela 7 algumasfunesdeproTeoConforme ieC 61850.
ANSI
51
51N
67
59
59N
21
87
49
Na Figura 11, apresenta-se um esquema unilar com uma
soluoconvencionalparaumasubestaodealtatensoarels.
Nesteunilar,existem14rels.
8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER
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34O Setor Eltrico / Maio de 2010
Apoio
Proteo
e
selet
ividade Nestasituao:
Existem12relsdesempenhandoasfunes50/51e50/51N;
Existemdoisrelsdesempenhandoafuno87T;
Aimplantaodeseletividadelgicadependerdotipodosrels
instalados;
Casosejapossvel,hanecessidadedesepassaraoentrerelsparaquesepossaimplantarestaseletividadelgica;
O custo de implantao devido quantidade de rels
relativamenteelevado.
NaFigura12,apresentam-seumesquemaunilarcom uma
soluoparaumasubestaodealtatenso,osIEDs.Nesteunilar,
existemquatrorels.
AsvantagensdosIEDsnestasituao:
Existemdoisrelsdesempenhandoasfunes50/51,50/51N,
87T;Existemdoisrelsdesempenhandoasfunes50/51,50/51N,
87Tfazendoaredundncia;
Aimplantaodeseletividadelgicafcil,boapartepodeser
feitadentrodoprpriorel;
Pouca ao entre rels para que se possa implantar esta
seletividadelgica;
O custo de implantao, devido quantidade de rels,
normalmentemenorqueasoluoconvencional;
Ganha-sequatrodiferenciaisdebarra.
Figura 11 Esquema unilar com uma soluo convencional.
Figura 12 Esquema unilar com uma soluo de IEDs.
AsprincipaisdesvantagensdautilizaodeIEDsso:
Aconcentraodeaonoscubculosondeestoinstalados
osIEDs;
Maiorgraudediculdadeparaaprogramaodeummesmo
dispositivo;
Adetenodaprogramaodosoftwareporalgunsfabricantes.
Descrio das funes ANSI
1 Elemento principal
2 Rel de partida ou fechamento temporizado
3 Rel de vericao ou interbloqueio
4 Contator
5 Dispositivo de parada
6 Disjuntor de partida
7 Disjuntor de anodo
8 Dispositivo de desconexo da energia de controle
9 Dispositivo de reverso
10 Chave de sequncia
11 Reservada para futura aplicao
12 Dispositivo de sobrevelocidade
13 Dispositivo de rotao sncrona
14 Dispositivo de subvelocidade
15 Dispositivo de ajuste ou comparao de
velocidade ou frequncia
16 Reservada para futura aplicao
17 Chave de derivao ou de descarga
18 Dispositivo de acelerao ou desacelerao
19 Contator de transio partida-marcha
20 Vlvula operada eletricamente
21 Rel de distncia
22 Disjuntor equalizador
23 Dispositivo de controle de temperatura
24 Reservado para futura aplicao
25 Dispositivo de check de sincronismo
26 Dispositivo trmico do equipamento
27 Rel de subtenso
28 Reservado para futura aplicao
29 Contator de isolamento
30 Rel anunciador de alarme
31 Dispositivo de excitao em separado
32 Rel direcional de potncia
33 Chave de posio
34 Chave de sequncia, operada por motor
35 Dispositivo para operao das escovas ou para
curto-circuitar os anis coletores
36 Dispositivo de polaridade
37 Rel de subcorrente ou subpotncia
38 Dispositivo de proteo mancal
39 Reservado para futura aplicao
40 Rel de perda de campo
41 Disjuntor ou chave de campo
42 Disjuntor ou chave de operao normal
43 Dispositivo ou seletor de transferncia manual
44 Rel de sequncia de partida das unidades
45 Reservado para futura aplicao
46 Rel de falta de fase ou desequilbrio de corrente
47 Rel de sequncia de fase de tenso
48 Rel de sequncia incompleta
49 Rel trmico para mquina ou transformador
50 Rel de sobrecorrente instantneo
51 Rel de sobrecorrente temporizado
52 Disjuntor de corrente alternada
8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER
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36O Setor Eltrico / Maio de 2010
Apoio
*CLUDIO MARDEGAN engenheiro eletricista formado pela Escola Federal de
Engenharia de Itajub (atualmente Unifei). Trabalhou como engenheiro de estudos
e desenvolveu softwares de curto-circuito, load ow e seletividade na plataforma do
AutoCad. Alm disso, tem experincia na rea de projetos, engenharia de campo,montagem, manuteno, comissionamento e start up. Em 1995 fundou a empresa
EngePower Engenharia e Comrcio Ltda, especializada em engenharia eltrica,
benchmark e em estudos eltricos no Brasil, na qual atualmente scio diretor. O
material apresentado nestes fascculos colecionveis uma sntese de parte de um
livro que est para ser publicado pelo autor, resultado de 30 anos de trabalho.
CONTINUA NA PRXIMA EDIOConra todos os artigos deste fascculo em www.osetoreletrico.com.br
Dvidas, sugestes e comentrios podem ser encaminhados para o
e-mail [email protected]
Proteo
e
selet
ividade 53 Rel de excitatriz ou gerador CC
54 Disjuntor corrente contnua de alta velocidade
55 Rel de fator de potncia
56 Rel de aplicao de campo
57 Dispositivo para aterramento ou curto-circuito
58 Rel de falha de reticao
59 Rel de sobretenso
60 Rel de balano de tenso61 Rel de balano de corrente
62 Rel de interrupo ou abertura temporizada
63 Rel de presso ou nvel de uxo lquido ou gs
64 Rel de proteo de terra
65 Regulador (governor) de velocidade
66 Rel de intercalao ou escapamento de operao
67 Rel direcional de sobrecorrente
68 Rel de bloqueio
69 Dispositivo de controle permissivo
70 Reostato eletricamente operado
71 reservado para futura aplicao
72 Disjuntor de corrente contnua
73 Contator de resistncia de carga
74 Rel de alarme
75 Mecanismo de mudana de posio
76 Rel de sobrecorrente DC
77 Transmissor de impulsos
78 Rel de medio de ngulo de fase ou de proteo
de falta de sincronismo
79 Rel de religamento AC
80 Reservado para futura aplicao
81 Rel de frequncia
82 Rel de religamento DC
83 Rel de seleo de controle ou de transferncia automtica
84 Mecanismo de operao
85 Rel receptor de onda portadora ou o piloto
86 Rel de bloqueio
87 Rel de proteo diferencial
88 Motor auxiliar ou motor gerador
89 Chave separadora (line switch)
90 Dispositivo de regulao91 Rel direcional de tenso
92 Rel direcional de tenso e potncia
93 Contator de variao de campo
94 Rel de desligamento ou de disparo livre
95 Reservado para futura aplicao
96 Reservado para futura aplicao
97 Reservado para futura aplicao
98 Reservado para futura aplicao
99 Reservado para futura aplicao
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