Ed64 Fasc Seletividade Cap17

7/31/2019 Ed64 Fasc Seletividade Cap17

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poio

Proteo

e

selet

ividade

O objetivo maior de um estudo de seletividade

determinar os ajustes dos dispositivos de proteo, de

forma que, na ocorrncia de um curto-circuito, opere

apenas o dispositivo mais prximo da falta, isolando

a menor poro do sistema eltrico, no menor tempo

possvel e ainda protegendo os equipamentos e o

sistema. Historicamente, a seletividade apareceu no

comeo da dcada de 1950.

A folha de seletividadePara que se possa fazer um estudo de seletividade,

importante primeiro conhecer a folha de vericao

grca de seletividade (em ingls conhecida como

TCC Time Current Curves).

A seletividade feita em um papel em escala

bilogaritmica, em que so plotadas as curvas para a

Por Cludio Mardegan*

Captulo XVII

A seletividade

Figura 1 Escala bilogartmica utilizada em folhas de seletividade.

vericao grca. A escala de tempo vai usualmente

de 0.1 s a 1000 s.

A escala de corrente vai normalmente de 0.5 A a

10000 A, podendo ainda ser multiplicada por 10 ou por

100. Assim, nas folhas, os espaamentos (1 a 10, 10 a

100, 100 a 1000 e 1000 a 10000) se repetem na forma

de dcadas. O espaamento de cada dcada xo,

ou seja, a distncia entre 1 e 10 a mesma daquela

entre 10 e 100, 15 e 150, 200 e 2000, etc.). A Figura1 apresenta um pedao da folha de seletividade

mostrando os espaamentos normalmente anotados.

Mesmo dispondo-se de um software para a

elaborao das folhas de seletividade, saber trabalhar

com a escala bilogartmica imprescindvel, pois,

muitas vezes, necessrio levantar as curvas fornecidas

pelos fabricantes.

Para manipular a escala logartmica, necessitamos

conhecer duas equaes: a primeira nos informa a

distncia d(mm) de um determinado ponto a partir

do incio de sua dcada correspondente e a segundafornece o valor que corresponde quela distncia na

escala. Veja as equaes:

Exemplo 1

Ao receber uma curva de um fabricante, mediu-se

log 10 10 D (mm)

log 10 10 d (mm)

d (mm) = D. log10

N, ou

N = 10d

D

Equao 1

Equao 2


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31Apoio

Figura 2 Escala bilogartmica utilizada em folhas de seletividade.

a dcada de corrente e obteve-se 56 mm (D). Identicado um ponto

na escala de corrente que est 10 mm (d) de distncia do incio da

dcada 100, qual o valor da corrente?

N = 10(10/56)= 1.5086 A.

Como a medio inicia-se na dcada de 100, o valor real dacorrente ser:

I = N x 100 = 150.86 A

Seletividade amperimtricaA seletividade amperimtrica aquela que utilizada quando

existe uma impedncia muito grande entre os pontos em que se

est fazendo a seletividade. Neste caso, a corrente de falta vista

pelo dispositivo de proteo montante muito maior que aquela

vista pelo dispositivo de proteo instalado jusante. Enquadram-se

aqui os dispositivos instantneos instalados no primrio detransformadores.

Seletividade cronolgicaA seletividade cronolgica aquela realizada aplicando

intervalos de tempo entre os dispositivos de proteo situados

jusante e montante, de forma que se garanta que eles iro operar

de forma seletiva e coordenada.

Seletividade lgicaA seletividade lgica aplicada por meio de rels digitais que

permitem que as unidades situadas mais prximas da falta possam

elimin-la em um tempo muito pequeno, normalmente entre 50 ms

e 100 ms como mostra a Figura 2.

Em alguns casos no possvel utilizar temporizaes entre

50 ms e 100 ms, uma vez que podem existir fusveis jusantee, assim, deve-se permitir que eles operem antes e o tempo total

para extino do arco pode chegar at a ordem de 200 ms. Assim,

quando ocorre este fato, o ajuste da unidade de sobrecorrente do

rel deve ser de 250 ms. Neste caso, a temporizao dos rels

montante ser de 100 ms.


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Proteo

e

selet

ividade A explicao da losoa da Figura 2 a seguinte:

(a) As funes I>> so denidas para no dar trip por pick up.

(b) Para um curto-circuito no ponto A, todos os rels 1, 2 e 3

enxergam a falta.

(c) A unidade I>> ento ativada e envia o bloqueio (funo ANSI

68) para a unidade t>> do dispositivo imediatamente montante.

(d) Todos os rels 1, 2 e 3 iniciam a contagem do tempo, porm,apenas o rel 1 opera, visto que os demais esto bloqueados,

embora j estejam operados.

(e) A funo t>> do rel deve operar o disjuntor correspondente,

no caso, o 52-1.

(f) Aps contado o tempo ajustado em CBF (Circuit Breaker Failure

normalmente em torno de 200 ms), se o disjuntor 52-1 no abriu,

o bloqueio de t>> do rel 1 retirado, habilitando a funo t>> a

atuar e enviar o sinal de trip sem retardo ao disjuntor 52-2, visto

que o rel j estava operado.

(g) Caso o disjuntor 52-2 falhe, a situao descrita em (f) se repete,

agora para o disjuntor 52-3.

Algumas prticas para um bom projeto deseletividade lgicaAs seguintes prticas so fundamentais para um bom projeto de

seletividade lgica:

Ajustar o pick-up dos rels da seletividade lgica acima da

somatria de corrente de carga mais a corrente de partida do maior

motor da barra.


corrente de contribuio para o curto-circuito dos motores quecam jusante do rel, no nvel de tenso do motor e vericar

tambm o valor no primrio do transformador.


corrente inrush dos transformadores.

Habilitar as funes de sobrecorrente utilizadas na seletividade

lgica com caracterstica de tempo denido.

Utilizar o pick-up da unidade temporizada (I>>) para bloquear a

funo t>> da proteo montante.

Utilizar a temporizao (t>>) para desligar o disjuntor mais

prximo da falta.

Utilizar o breaker failure para retirar o bloqueio do relcorrespondente.

Utilizar todos os contatos dos rels de sada vinculados

seletividade lgica com selamento ajustado para unlatched.

Quando os rels no permitem a programao do desligamento

pelo pick-up e pela temporizao, constitui-se um bom

procedimento para que se possa fazer seletividade lgica, utilizar

rels com trs unidades de sobrecorrente de fase e trs de terra, pois

assim utiliza-se uma unidade para a seletividade convencional,

uma unidade para bloqueio e outra para trip. Quando no for

possvel, interessante que o rel possua break failure.

Utilizar as funes I> e t> para fazer a seletividade convencional,

bem como I>>>, quando disponvel.

Quando se faz seletividade entre primrio e secundrio de

transformador e os nveis de curto-circuito cam muito prximos,

utilizar um tempo de seletividade lgica menor (50 ms, por

exemplo), pois, neste caso, a corrente de falta ainda conter

assimetria e, normalmente, o X/R do primrio maior que o do

secundrio e, assim, as correntes que cada dispositivo enxergar noinstante de falta ser diferente.

Seletividade convencionalA seletividade convencional consiste da aplicao dos recursos

da seletividade cronolgica e/ou da amperimtrica.

Escolha da caracterstica do rel de sobrecorrente

A escolha da caracterstica de um rel de sobrecorrente envolve

uma anlise, na qual se deve observar, no mnimo, o seguinte:

Se a proteo de fase; Se a proteo de terra;

Quando envolve transformador, a sua conexo;

A caracterstica dos dispositivos de proteo (fusveis, rels,

disjuntores de BT) que esto jusante;

Os equipamentos que esto sendo protegidos (I2t).

Caracterstica de tempo denido

(a) Proteo de fase - Os rels de tempo denidos preferencialmente

no devem ser utilizados para proteo temporizada de fase em

todos os nveis, uma vez que, em um sistema eltrico, a proteo

se inicia na carga e, como envolve muitas outras protees atchegar entrada (vrios nveis), preciso existir certo intervalo de

coordenao entre elas. Se houver mais de trs nveis, chega-se

com tempos superiores a 1 segundo na entrada, o que no um

bom procedimento.

(b) Proteo de terra -Para proteo de terra, em sistemas industriais,

a caracterstica de tempo denido excelente, considerando que:

A maior parte dos transformadores em sistemas industriais tem

conexo tringulo-estrela.

Normalmente, a cada delta de transformador, um novo sistema deproteo de terra se inicia e o problema relatado para a proteo de

fase (item (a)) no se aplica.

Tendo em vista que faltas por arco, que so extremamente

destrutivas, podem atingir valores que normalmente variam entre

20% e 100% da falta franca, com a utilizao do rel de tempo

denido obtm-se um tempo xo e praticamente independente da

corrente dentro desta faixa.

Caracterstica de tempo inverso

(a) Proteo de fase - Os rels com caracterstica extremamente

inversa so muito rpidos para faltas elevadas e muito lentos para


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Proteo

e

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ividade faltas de baixo valor ou sobrecargas. Coordenam muito bem com

fusveis e com o I2t dos equipamentos.

Os rels com caracterstica normal inversa so muito lentos para

faltas elevadas e rpidos para faltas de baixo valor ou sobrecargas.

No coordenam adequadamente com fusveis/elos e com o I2t dos

equipamentos.

Os rels com caracterstica muito inversa apresentam atuaoadequada para faltas elevadas e razovel para faltas de baixo valor

ou sobrecargas. Coordenam bem com fusveis e com o I2t dos

equipamentos.

Assim, a caracterstica muito inversa se constitui uma alternativa

atrativa para a proteo de sistemas eltricos industriais.

(b) Proteo de terra - Para a proteo de terra, entre os rels de

tempo inverso o que apresenta mais vantagens o normal inverso,

porm o de tempo denido ainda melhor.

Intervalos de coordenaoChama-se intervalo de coordenao o intervalo de tempo que

garante que a proteo mais prxima da falta ir operar primeiro e

que a proteo situada imediatamente montante no ir operar, a

menos que a proteo mais prxima falhe.

Com o advento das caixas de calibrao de rels, que garantiam

o tempo de operao dos rels, pode-se baixar o valor do intervalo

de coordenao, como segue:

Coordenao entre rels de sobrecorrente em srie

Tempo de interrupo do disjuntor (8 ciclos) ................ 133 ms

Tolerncia do fabricante/erro/overtravel........................100 msFator de segurana...........................................................67 ms

Intervalo de coordenao 300 ms

Para rels estticos, o overtravel substitudo pelo overshoot

e este tempo reduzido para 50 ms. Assim, pode-se obter um

intervalo de coordenao de 0.25 s.

A Tabela 1 traz os valores praticados de intervalos de

coordenao.

Importante:

Os rels de entrada de painis devem ser ajustados no mximo

em 1 segundo, procurando no passar este valor, pois todos os

Rel Esttico

Rel Eletromecnico

Disjuntor BT

Fusvel

0.25 s

0.30 s

0.20 s

0.20 s

0.30 s

0.30 s

0.30 s

0.30 s

0.20 s

0.20 s

Nota 1

Nota 3

0.20 s

0.20 s

Nota 2

Nota 4

Tabela 1 ValoresdeinTerValodecoordenaopraTicados

INTERVALOS DE COORDENAO

Dispositivo Montante

Dispositivo Jusante

Rel Esttico Rel Eletromecnico Disjuntor BT Fusvel

Notas:

1 - Basta a parte inferior da curva do disjuntor a montante car acima do jusante.

2 - Basta a parte inferior da curva do disjuntor car acima da curva de tempo mximo de fuso.

3 - Basta a curva tempo mnimo de fuso car acima da parte superior da curva do disjuntor.

4 - necessrio que o I2t do fusvel a jusante seja menor que o do situado a montante.

equipamentos so dimensionados para a corrente de curto-circuito

durante 1 segundo.

Seletividade lgica

- Entre dispositivos que se comunicam na seletividade lgica -

0.050 s

- Entre dispositivos que no se comunicam na seletividadelgica - tdj + tc

Em que: tdj - Tempo do dispositivo jusante

tc - Intervalo de coordenao (0.050 s)

Conceito de maior sada

Este conceito importante para entender como coordenar um

dispositivo montante com outro jusante.

(a) Elementos em srie

O exemplo a seguir ilustra o conceito:

Dado o sistema apresentado na Figura 3, com qual dispositivo orel 3 tem de ser seletivo, com o 1 ou com o 2?

Soluo:

Para a anlise, deve-se olhar o grfico tempo versus

corrente.

Falta no ponto A:

Pelo grfico t x I, uma falta no ponto A, o rel 2 tira primeiro.

Falta no ponto B:

Pelo grfico t x I, uma falta no ponto B, s o rel 2 enxerga

e tira primeiro.

Concluso:

O rel 3 deve ser seletivo com o rel 2. Mesmo havendo

um erro de ajuste do rel 1, para falta em qualquer ponto,

o rel 2 tira primeiro. bvio que o erro de ajuste foi feito

propositalmente. Caso o rel 1 estivesse abaixo do 2, para uma

falta no ponto A, o rel 1 tiraria primeiro. Para uma falta no

Figura 3 Conceito de maior sada para dispositivos de proteo em srie.


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35Apoio

Figura 4 Esquema unilar para um dispositivo de entrada e vrias sadas.

Figura 5 Curva tempo versus corrente (a) dos dispositivos de sada e

(b) da envoltria da maior sada.

ponto B, o rel 2 que tiraria e, assim, o rel 3, da mesma forma

que, no caso errado, deve ser seletivo com o rel 2.

Ou seja:

Quando dois dispositivos de proteo esto em srie,

deve-se fazer a seletividade com aquele imediatamente

jusante, independentemente dos ajustes.

Dispositivo geralversus dispositivos paralelos jusanteRegra:

O dispositivo de entrada deve fazer seletividade com a

envoltria composta pelas curvas de cada sada. As Figuras 4 e

5 ilustram a situao.


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Proteo

e

selet

ividade Onde aplicar o intervalo de coordenao?

(a) Regra

Deve-se aplicar o intervalo de coordenao no valor da

corrente de curto-circuito vista pelo dispositivo analisado, ou seja,

curto trifsico (transitrio para dispositivos temporizados) para a

seletividade de fase e curto-circuito fase-terra para a seletividade

de terra. A Figura 6 ilustra esta regra.

(b) Particularidades

Circuitos operando em paralelo + sadas

Deve-se aplicar o intervalo de coordenao ao valor da corrente de

curto-circuito vista por cada dispositivo.

Curto-circuito bifsico no secundrio de transformador tringulo-

estrela

Deve-se aplicar o intervalo de coordenao entre o valor de

Icc2 (dispositivo do secundrio) e o valor de Icc3 (dispositivo do

primrio).

Problemas de seletividade em funo de tempos de

resetQuando se tem um rel de disco de induo montante de um

rel digital jusante, pode-se perder a seletividade se o tempo de

reset do rel digital for instantneo, e a falta for intermitente e/ou

houver religamento enquanto ocorre o reset. Veja a Figura 9.

O tempo de reset do rel de disco de induo linear (devido

constante de mola). Como o rel digital tem reset instantneo, se a

falta for intermitente ou houver religamento, o rel digital jusante

reseta e inicia a contagem dos tempos ao passo que o rel de disco

de induo ainda est com o disco no meio do caminho e recomea

a contagem de tempo a partir daquela posio intermediria, o

Figura 6 Aplicao do intervalo de coordenao na corrente de

curto-circuito: (a) esquema unilar e (b) curva tempo versus corrente

correspondente.

Figura 7 Aplicao do intervalo de coordenao na situao de duas

entradas e uma sada.

Figura 8 Aplicao do intervalo de coordenao entre a proteo

primria e secundria de um transformador tringulo (primrio)

estrela (secundrio) sob curto-circuito bifsico.

Figura 9 Ilustrao da perda de seletividade em funo do tempo de

reset entre rels digitais e eletromecnicos.


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Proteo

e

selet

ividade que, obviamente, atuar num tempo inferior ao previsto, podendo

implicar perda de seletividade.

Onde assumir compromissos de seletividadeAps fazer um estudo de seletividade, algumas vezes, acaba-se

chegando com tempos superiores a 1 segundo no secundrio dos

transformadores e/ou nas entradas. Nestas situaes, devem sertomadas aes no sentido de reduzir estes tempos. Uma tcnica

utilizada consiste em assumir compromissos de seletividade que

podem e, neste caso, devem ser assumidos, pois a maior parte dos

equipamentos do sistema (TCs, painis, etc.), dimensionada para

a corrente de curto-circuito durante 1 segundo.

Os melhores locais para se assumir os compromissos so os

alimentadores e os transformadores, pois se for a proteo jusante

ou montante que operar primeiro desliga-se o mesmo circuito.

Entretanto, preciso pensar tambm no pessoal de operao

e manuteno da planta, vericando qual o melhor local para se

adotar este compromisso (em funo da distncia, do tempo dereenergizao, etc.

Onde utilizar outros grupos de ajustesMuito se tem falado a respeito dos rels digitais e dos IEDs,

entretanto, pouco se fala da aplicao de certos recursos que eles

possuem, tal como os grupos de ajustes.

A maior parte dos rels digitais possui mais de um grupo

de ajustes. O grupo de ajuste um conjunto de parmetros de

todas as funes. Ter outro ou outros grupos de ajustes implica

disponibilizar outro conjunto ou conjuntos de ajustes que sejam

rplica do primeiro, para todas as funes que o rel dispe.Existem casos em que interessante utilizar outros grupos

de ajustes.

(a) Paralelismo de gerador com a concessionria

Um desses casos ocorre quando se tem geradores que podem

operar em paralelo com a rede, por exemplo, em horrio de ponta.

As concessionrias normalmente exigem que a funo 67

esteja ativada quando houver paralelismo. Assim, para evitar

atuaes indevidas da funo 67 (quando se tem, por exemplo,

capacitores xos), so feitos dois grupos de ajustes (Grupo A e

Grupo B). Quando a gerao est fora, trabalha-se com as funesdo Grupo A (que no tem a funo 67 ativada). Quando entra o

gerador, ativa-se o segundo grupo de ajustes (Grupo B) que contm

os ajustes da funo 67.

(b) Transformadores que suprem inversores com mais

de 24 pulsos

Muitas vezes se faz necessrio dispor de mais de um grupo

de ajustes, visto que necessrio permitir a energizao do

transformador e, ao mesmo tempo, proteger as correntes indicadas

pelos fabricantes dos inversores. Na energizao, o ajuste da

unidade instantnea permite circular a corrente de energizao do

transformador (corrente inrush) no Grupo A.

Aps a energizao do transformador, comuta-se a proteo

para o Grupo B, de forma que a unidade instantnea que ajustada

para um valor bem inferior ao da corrente inrush e que proteja o

inversor conforme prescrio do fabricante.

(c) Sistemas que possuem condies operacionais quemudem bastante o valor da corrente de curto-circuito e/

ou de carga

Existem situaes em que o nvel de curto-circuito e/ou de carga

muda substancialmente, dependendo da condio operacional.

Assim, podem-se fazer dois grupos de ajustes, um para a condio

de valor inferior de corrente de falta e/ou de carga e outro grupo

para o valor superior.

Locais de baixa corrente de regime e elevado nvel

de curto

Conseguir denir TCs + rels para sistemas em que a corrente de

regime baixa e o nvel de curto-circuito alto, muitas vezes,torna-se uma tarefa rdua. Tem-se que conciliar:

Faixa de ajuste do rel

Corrente de curta-durao do rel

Ajuste da unidade instantnea

Saturao do TC

Locais que tipicamente apresentam estas caractersticas so

os sistemas de 23 kV, como um sistema de 23 kV que supre um

transformador de 300 kVA e nvel de curto-circuto de 500 MVA.

A corrente nominal do transformador 7,5 A. A corrente de curto-circuito de 12.551 A. A faixa inferior de ajuste dos rels de

sobrecorrente normalmente de 0.1 In, ou seja, 0,5 A. Para car

dentro da faixa de ajuste, a relao deveria ser de 7,5/0,5 = 15

75-5 A. O ajuste seria de 0.12 In = 0,6 A. A de curto-circuito

no secundrio seria 12.551/15 = 836, ou seja, o rel digital que

apresenta uma suportabilidade trmica de 500 A 1 s no suporta

a corrente. Outro problema seria a saturao do rel.

As seguintes alternativas que se apresentam nessa situao so:

Utilizar IEDs com seis entradas de corrente (trs para a unidade

temporizada conectada a TCs de baixa relao e trs para a unidadeinstantnea conectada a TCs de alta relao).

Utilizar fusveis.

Otimizao dos estudos de seletividade para aproteo de pessoasNos primrdios dos sistemas eltricos em corrente

alternada, o foco foi a proteo do sistema. Na dcada de 1950,

iniciou-se uma nova linha filosfica que, alm da proteo,

devia haver seletividade. Com o advento das faltas por arco

iniciaram-se os papers, o que culminou, em 1978, com a

incluso da seo 230-95 no NEC, entretanto, hoje somente


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39Apoio

isso no mais suficiente, pois o foco de proteo de sistemas

e equipamentos foi expandido e deve-se tambm proteger as

pessoas.

O que mais importante na eliminao da falta: o tempo

ou a corrente?

Para a proteo das pessoas, o importante diminuir a energiaincidente. Sabe-se da eletrotcnica que:

Energia = Potncia . Tempo Potncia I2 Energia I2 . t

O que mais importante: a reduo do tempo ou da

corrente?

A corrente de arco possui um valor menor do que as

faltas francas, entretanto, so mais destrutivas. E o tempo atua

proporcionalmente na energia. Veja a Figura 10.

Assim, ambos so importantes. A prpria evoluo do

tipo de sistema de aterramento demonstra que importantea reduo do valor da corrente de falta terra. O sistema de

aterramento, por meio de resistor de baixo valor, surgiu para

diminuir os danos em caso de faltas terra no estator de

mquinas girantes para preservar a chaparia das mquinas.

Como o tempo e a corrente so importantes, a integrao

do estudo de curto-circuito, de seletividade e de proteo para

que se possa diminuir a energia incidente fundamental.Figura 10 Importncia do tempo de eliminao da falta.


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poio

Proteo

e

selet

ividade Tcnicas para melhorar a proteo de pessoas contra arco

So apresentadas a seguir algumas tcnicas para melhorar

um sistema no que tange proteo das pessoas quanto aos

riscos do arco eltrico:

(a) Ajuste adequado do disjuntor de baixa tenso (ISTD < IArco);

(b) Utilizao de disjuntor de baixa tenso com ISTD de faixa maisbaixa;

(c) Substituio de rels eletromecnicos por digitais;

(d) Utilizao de rels digitais com ajustes otimizados;

(e) Utilizao de seletividade lgica com rels digitais;

(f) Utilizao de transformadores de fora de no mximo 2000

kVA na baixa tenso;

(g) Utilizao de rels de arco;

(h) Utilizao de bottoms sensores de arco acoplado a rels de

arco para operadores durante as manobras;

(i) Utilizao de um segundo grupo de ajuste mais baixo quando

a planta est parada para manuteno;(j) Utilizao de disjuntores com menor tempo de interrupo;

(k) Utilizao da caracterstica de tempo denido para a proteo

de terra;

(l) Limitao da corrente de falta terra.

(a) Ajuste adequado do disjuntor de baixa tenso (ISTD < IArco)

A Figura 11 ilustra a situao. Antes da utilizao do ajuste da

corrente de STD (Short Time Delay) abaixo da corrente arco, o tempo

de atuao da proteo Ta (tempo antes) e, com a implantao

do ajuste abaixo da corrente de arco, o tempo reduz a Td (tempo

depois). Como o Td < Ta, a energia incidente ca mais baixa e,consequentemente, aumenta o nvel de proteo das pessoas.

(c) Substituio de rels eletromecnicos por digitais

A Figura 13 ilustra a aplicao. A utilizao de rels digitais,

alm de permitir um menor intervalo de coordenao entre rels,

leva a vantagem dos diais de tempo poderem ser ajustados em

steps da ordem de 0.01. J nos rels eletromecnicos, os stepsde ajustes so da ordem de 0.5.

(d) Utilizao de rels digitais com ajustes otimizados

A Figura 14 mostra a aplicao. Sem a utilizao desta tcnica (por

exemplo, uma empresa sem especializao), para o valor da corrente

de arco, os tempos de atuao dos dispositivos de proteo seriam T3

e T3 para os rels 2 e 3, respectivamente. Com a utilizao da tcnica

de ajuste dos trs estgios, os ajustes passam a ser T2 e T3 e o ganho

muito grande, obviamente, diminuindo o tempo, a energia incidente e

os danos aos equipamentos e s pessoas.

(b) Utilizao de disjuntor de baixa tenso com ISTD de faixa

mais baixa

A Figura 12 ilustra a situao. Os disjuntores de baixa tenso

mais antigos possuem faixa de corrente de STD da ordem de

(4 a 10) x In, (4 a 12) x In. A utilizao de disjuntores com

disparadores eletrnicos/digitais abaixa a faixa inferior para

correntes da ordem de 4 x In para 1 a 2 x In.

Figura 11 Ajuste da corrente de Short Time Delay abaixo da corrente

de arco.

Figura 12 Utilizao de disjuntor de baixa tenso com ISTD de faixa

mais baixa.

Figura 13 Ganho no tempo com a substituio de rels eletromecnicos

por digitais.

Figura 14 Ajustes com rels digitais utilizando-se trs estgios.


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poio

Proteo

e

selet

ividade (e) Utilizao de seletividade lgica com rels digitais

A Figura 15 ilustra a aplicao. Como pode ser observado nesta

gura, os tempos da seletividade lgica so extremamente menores

que os da seletividade convencional (cronolgica).

(f) Utilizao de transformadores de fora de, no mximo, 2.000

kVA na baixa tensoA utilizao de transformadores maiores que 2.000 kVA para

suprir cargas/painis de baixa tenso implica elevadas correntes de

falta e, consequentemente, elevadas correntes de arco, o que se

traduz em danos em caso de falta por arco, tanto para o equipamento,

como para o sistema e para as pessoas. Adicionalmente, potncias

de 2.000 kVA vo implicar disjuntores/painis de custo bem mais

elevado devido capacidade de interrupo/correntes trmicas e

dinmicas dos equipamentos.

(g) Utilizao de rels de arco

A utilizao de rels de arco ir auxiliar na diminuio dotempo de eliminao da falta e, consequentemente, ir auxiliar

tambm na diminuio dos danos aos equipamentos, ao sistema

e s pessoas e ainda no time to repair, que signica menor

tempo para restabelecer a energia na planta e a recolocao do

sistema em marcha. Os tempos envolvidos nas sadas digitais

dos rels de arco so da ordem de 3 ms a 5 ms e as sadas a rels

so da ordem de 15 ms.

(h) Utilizao de bottoms sensores de arco acoplado a rels de

arco para operadores durante as manobras

Com a utilizao de rels de arco, possvel equipar osoperadores com bottoms que so colocados em seus uniformes e

ligados aos rels de arco. Quando o operador vai fazer a manobra

no painel, no caso de arco, o sensor fotoeltrico do bottom

sensibilizado e comanda o desligamento do rel de arco.

(i) Utilizao de um segundo grupo de ajuste mais baixo quando a

planta est parada para manuteno

Durante as paradas para manuteno, o risco de acidente

normalmente acaba aumentando devido elevada quantidade de

pessoas externas planta. A programao do rel com outro grupo

de ajustes mais baixo constitui-se uma tcnica eciente, pois, em

Figura 15 Utilizao de seletividade lgica com rels digitais.

caso de curto-circuito, o tempo de eliminao ser bem mais rpido

e, consequentemente, o nvel de proteo de pessoas ir aumentar.

(j) Utilizao de disjuntores com menor tempo de interrupo

A utilizao de disjuntores com menor tempo de interrupo

diminui o tempo de eliminao e, consequentemente, a energia

incidente, o dano aos equipamentos, ao sistema e s pessoas.

(k) Utilizao da caracterstica de tempo defnido para a proteo

de terra

Como mais de 90% das faltas em sistemas industriais iniciam-se

com faltas terra, a utilizao de rels de tempo denido para a

proteo de faltas terra uma forma eciente de se proteger o

sistema, visto que a corrente de arco sempre menor que a da

falta franca e, assim, a utilizao de rels de tempo inverso apenas

aumentaria o tempo e a energia incidente.

(l) Limitao da corrente de falta terraUtilizao de resistores de aterramento de alto valor na baixa

tenso e de baixo valor em mdia tenso reduzem drasticamente

a intensidade da corrente de falta e tambm a energia incidente.

Assim, essas tcnicas esto sendo cada vez mais aplicadas.

Adicionalmente, no caso de aterramento por resistor de alto valor,

a falta no precisa ser eliminada imediatamente, visto que o valor

da corrente de falta muito baixo.

Conclusesa) Apenas ter software de renome internacional de curto-circuito

e seletividade e possuir um estudo de curto-circuito e seletividadeno garante um estudo que protege os equipamentos, o sistema e

as pessoas. Assim, importante contratar empresas especializadas

com prossionais experientes.

b)Com o emprego de rels digitais (que possuem pelo menos trs

estgios de sobrecorrente) pode-se otimizar (diminuir) os ajustes

de forma que se obtenha um tempo menor de atuao para a

corrente de arco.

c) A implementao de seletividade lgica por meio da utilizao

de rels digitais/IEDs apresenta resultados mais satisfatrios do que

a seletividade convencional no que tange energia incidente.

d) preciso buscar sempre tcnicas para melhorar os ajustes/grupos de ajustes, quando em manuteno, para diminuir a

energia incidente.

e) Embora no se consiga visualizar por intermdio dos softwares

que calculam as energias incidentes segundo o IEEE Std 1584,

medidas que atenuam as correntes de falta terra, como a

utilizao de resistores de aterramento de alto valor em sistemas

de baixa tenso e de baixo valor em sistemas de mdia tenso,

devem ser buscadas e incentivadas, visto que mais de 90% das

faltas iniciam-se com faltas terra em sistemas industriais. Dessa

maneira, so reduzidos os danos aos equipamentos, ao sistema

e s pessoas. Esta tcnica, associada reduo dos tempos das


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43Apoio

protees e dos dispositivos de interrupo, ir atingir um grau de

proteo excelente, alm de muitas vezes evitar que a falta evolua

para uma falta trifsica.

f) As normas atuais utilizam o curto-circuito trifsico tomando

como premissa que as faltas terra evoluem rapidamente para as

trifsicas. No entanto, as normas deveriam tambm ser revistas

de maneira a inserir as faltas terra, assim, seria possvelvisualizar os benefcios que se obtm do fato de se reduzir o

valor da falta terra, bem como os respectivos tempos dos rels

de terra.

g) Tem-se observado que muitos painis acabam no suportando

as presses desenvolvidas dentro dos painis. As normas atuais

devem tambm implementar requisitos mnimos para que as

presses desenvolvidas internamente aos painis quem em

limites que no causem danos aos trabalhadores.

h) Sugere-se aos fabricantes de disjuntores de baixa tenso para

que implementem mais de um grupo de ajustes nos rels dos

disparadores eletrnicos, para que em caso de manutenopermita a alternncia de forma automtica e independente das

pessoas, o que evita erros e melhora a performance do sistema

como um todo.

i) As normas brasileiras deveriam ser mais enfticas e explcitas

quanto obrigatoriedade de utilizao de placa de advertncia

nos painis, contendo o nvel de energia incidente e os

Equipamentos de Proteo Individual (EPIs) recomendados.

j) A utilizao de painis prova de arco est hoje muito mais

acessvel e assim deve-se conscientizar os projetistas, os EPCistas

e os investidores do custo-benefcio desta escolha.

k) A utilizao de bottoms sensores de arco no uniforme dos

operadores em atividades de manobra ou insero de disjuntores

extraveis ir minimizar o tempo de exposio do operador em

caso de falta por arco.l) Deve haver maior conscientizao das empresas,

especialmente da alta direo, de forma que as manutenes

possam ser realizadas com zero kV (desenergizadas). A vida

deve estar acima dos valores econmicos.

*CLUDIO MARDEGAN engenheiro eletricista formado pela Escola Federalde Engenharia de Itajub (atualmente Unifei). Trabalhou como engenheiro deestudos 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 noBrasil, na qual atualmente scio diretor. O material apresentado nestesfascculos colecionveis uma sntese de parte de um livro que est para ser

publicado pelo autor, resultado de 30 anos de trabalho.

FIMEncerramos nesta edio o ascculo sobre Proteo e

seletividade. Confra todos os artigos desta srie em www.osetoreletrico.com.br

Dvidas, sugestes e comentrios podem ser encaminhados parao e-mail [email protected]

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Ed64 Fasc Seletividade Cap17