O estudo de proteção e seletividade é realizado por meio de uma análise detalhada das características elétricas da instalação que se deseja proteger. Entre as características analisadas estão carga da planta, dados dos transformadores, motores, geradores, inversores, potência nominal, capacidade de fornecimento de energia, resistência de aterramento, tipo de solo, além da topologia da rede elétrica. Da mesma maneira são consideradas definições, exigências e parâmetros definidos pelas concessionárias de energia, como nível de tensão e demais especificações técnicas, incluindo concessionarias como CEMIG, EDP, CPFL, Light, Celesc, Copel, Energisa, entre outras. Esses estudos de proteção são aplicados, em geral, para sistemas elétricos com níveis de tensão iguais ou superiores a 13,8 kV. Os estudos de proteção são base para a configuração do SPCS (Sistema de Proteção, Controle e Supervisão) de subestações e unidades de geração e consumo. A partir dessa análise, são definidas as funções de proteção que deverão ser habilitadas nos dispositivos de proteção do sistema, como os relés de proteção.
Com base nos dados do sistema são feitas simulações, para observar o comportamento da planta diante de distúrbios elétricos, como curtos-circuitos ou sobrecargas. A correta elaboração desse estudo é fundamental para garantir a segurança das pessoas, a integridade dos equipamentos e a continuidade operacional da planta. Esse tipo de estudo envolve a coordenação entre diversos dispositivos de proteção distribuídos ao longo do sistema elétrico, como disjuntores, relés, fusíveis e religadores de concessionárias. Um estudo bem executado assegura que, diante de uma falha, o dispositivo mais próximo do ponto de ocorrência atue de forma seletiva, sem desligar indevidamente outras partes do sistema que não foram afetadas. Além de proporcionar seletividade, os estudos de proteção também têm o objetivo de proteger os equipamentos mais sensíveis e críticos da instalação. Para isso, é realizada uma avaliação da suportabilidade dos componentes frente aos níveis de curto-circuito, permitindo definir os tempos e limites de atuação dos dispositivos de proteção. Dessa forma, evita-se danos a transformadores, disjuntores, cabos, chaves seccionadoras e demais equipamentos essenciais para o fornecimento contínuo de energia elétrica. Todo o processo desde o projeto até o comissionamento deve ser cuidadosamente executado, de modo a garantir o correto funcionamento do sistema mesmo diante de perturbações. Nossos serviços de teste e parametrização de relés de proteção são projetados para garantir que seus dispositivos estejam funcionando com precisão e confiabilidade máximas. Utilizamos equipamentos de teste de última geração, capazes de simular uma ampla gama de condições de falta e operação normal. Isso nos permite verificar se os relés respondem corretamente a diferentes cenários, desde pequenas perturbações até faltas severas.
A parametrização correta dos relés de proteção, com base em um estudo de proteção bem elaborado, é essencial para garantir a segurança, a confiabilidade e a continuidade do sistema elétrico. Essa prática impacta diretamente diversos aspectos operacionais e estratégicos da instalação:
A parametrização adequada de relés é indispensável na garantia da confiabilidade e segurança dos sistemas elétricos, assegurando a continuidade do fornecimento de energia adequada às instalações e proteção dos equipamentos essenciais para as operações industriais.
A coordenação e seletividade das proteções referem à capacidade de projetar e configurar os dispositivos de proteção de forma que, em caso de falhas elétricas, apenas as proteções mais próximas do ponto de defeito atuem, isolando a área defeituosa do sistema elétrico, sem comprometer o restante do sistema sadio*. Esses conceitos são cruciais para minimizar interrupções não planejadas, proteger equipamentos elétricos e manter a confiabilidade do sistema. Quando ocorrer uma falha, como curto-circuito, o ideal é que apenas a parte diretamente envolvida seja desligada, mantendo o restante do sistema em operação. A seletividade consiste nesse princípio: garantir que somente o dispositivo de proteção mais próximo da falha atue, enquanto a coordenação se refere ao ajuste correto de todos os dispositivos de proteção, de forma que atuem em sequência lógica e eficiente conforme a gravidade e localização da falha.
Quais sistemas o Estudo de Coordenação e Seletividade abrange? Esse tipo de estudo é aplicável em diferentes sistemas elétricos, incluindo:
O sistema elétrico do Brasil está em crescimento e desenvolvimento constante, o que gera mudanças nele. É recomendável revisar o sistema e seu devido estudo a cada modificação, com objetivo de preservar a integridade e segurança.
Um Estudo de Proteção e Seletividade desatualizado, ou a sua falta, compromete a segurança, a eficiência e a confiabilidade de um sistema elétrico, além de aumentar os riscos de:
Cada instalação é única em termos de características particulares, como configuração, carga, fontes de energia, equipamentos e requisitos operacionais. Em sistemas atendidos em média tensão, por exemplo, as proteções mais comuns são:
Contudo, sistemas mais complexos, críticos ou com geração própria demandam proteções adicionais, tais como:
Outras funções podem ser incluídas conforme a necessidade e aplicação de cada instalação, com base nos estudos realizados. Cada função desempenha um papel estratégico de monitor determinada condição, como tensão, corrente, frequência, entre outros. Um SPCS bem estruturado garante que essas proteções sejam integradas de forma coordenada, segura e eficiente.
A função 51 (sobrecorrente) tem como objetivo proteger os equipamentos contra falhas provocadas pela passagem de correntes elevadas. O dimensionamento dessa proteção depende da suportabilidade dos equipamentos frente a essas correntes elevadas. Para isso, são consideradas parâmetros como tempo de atuação, corrente de partida, norma aplicada e tipo de curva adotada, cada um desses parâmetros influencia diretamente nas características da proteção. Cada um desses parâmetros influencia diretamente nas características da proteção e precisa ser cuidadosamente avaliado dentro do SPCS da instalação.
O relé é ajustado para começar a atuar quando a corrente ultrapassa um valor de partida pré-definido. A partir desse ponto, a atuação varia conforme a magnitude da corrente:
-Se a corrente for apenas um pouco maior que o ajuste, o tempo de atuação será mais longo.
Se for muito maior, o relé atuará mais rapidamente.
A função 51 é baseada em normas internacionais como IEC, IEEE, ANSI, IAC, entre outra, que padronizam os modelos matemáticos utilizados nas curvas de atuação, garantindo uniformidade e segurança no projeto. Quanto ao tipo de curva, este define o comportamento temporal da proteção. As curvas mais utilizadas são:
Abaixo apresenta-se um exemplo de curva IEC Normal Inversa, destacando os respectivos pontos testados para ilustrar seu comportamento da proteção 51 (sobrecorrente).
Principais etapas do estudo de proteção e seletividade:
1. Identificação de Equipamentos e Zonas de Proteção:
Identificação dos equipamentos críticos e principais cargas da instalação;
Definição das zonas de proteção para cada dispositivo de proteção (relés, disjuntores, chaves etc).
2. Análise de Curto-Circuito:
O cálculo dos níveis de curto-circuito para dimensionamento adequado dos dispositivos de proteção. Demanda trabalho conjunto com a concessionária para coleta de informações e requisitos que devem ser atendidos.
3. Simulação de Falhas:
Realização de simulações computacionais para diferentes tipos de faltas (monofásica, bifásica, trifásica, etc).
Realização de simulações computacionais no software Anafas em regime transitório e permanente.
3. Simulação de Falhas:
Realização de simulações computacionais para diferentes tipos de faltas (monofásica, bifásica, trifásica, etc).
Realização de simulações computacionais no software Anafas em regime transitório e permanente.
3. Simulação de Falhas:
Realização de simulações computacionais para diferentes tipos de faltas (monofásica, bifásica, trifásica, etc).
Realização de simulações computacionais no software Anafas em regime transitório e permanente.
4. Análise de Temporização:
Tempo de atuação dos dispositivos é avaliado para garantir a seletividade desejada.
5. Coordenação de Proteção:
Estabelecido uma hierarquia de dispositivos de proteção, coordenando-os para garantir que o dispositivo mais próximo da falha atue primeiro, assim como apresentado no coordenograma abaixo.
6. Ajuste de Dispositivos de Proteção:
Configurações dos relés e demais dispositivos.
7. Documentação e Relatórios:
Elaboração de relatório completo contendo os ajustes aplicados, resultados das análises.
Cada projeto é único, e adaptar esses passos às circunstâncias específicas é crucial, portanto, a metodologia deve ser adaptada para necessidades especificas.
Um estudo de coordenação e seletividade desatualizado pode gerar incompatibilidades com a capacidade real da instalação. Alguns sinais que podem indicar essa situação incluem:
É recomendável revisar o estudo sempre que houver expansão de carga, instalação de novas máquinas ou qualquer modificação significativa que impacte a demanda elétrica do sistema. A atualização periódica do SPCS também é essencial para garantir a continuidade, seletividade e segurança operacional da instalação.
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