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NORMA

TÉCNICA

NTE - 022 AJUSTES, APLICAÇÃO E COORDENAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE

PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTES DA DISTRIBUIÇÃO

DEPARTAMENTO DE PROJETOS E CONSTRUÇÃO – DPC

DONOR – NTE-022 2ª Edição DPC/PRD/SEP 02/12/05 2/22

SISTEMA DE DOCUMENTOS NORMATIVOS SUBSISTEMA DE NORMAS TÉCNICAS

AJUSTES, APLICAÇÃO E COORDENAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTES DA DISTRIBUIÇÃO

INDICE 1-OBJETIVO.................................................................................................................. .4 2-AMPLITUDE................................................................................................................ 4 3-RESPONSABILIDADE QUANTO AO CUMPRIMENTO................... ...........................4 4-PROCEDIMENTOS......................................................................................................4 4.1 CRITÉRIOS PARA INSTALAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO...........4 4.2 CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO .....................................................................5 4.3 CRITÉRIOS PARA AJUSTES DOS EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO.........19 5. VIGÊNCIA.................................................................................................................23 6. APROVAÇÃO..........................................................................................................23




APRESENTAÇÃO Esta Norma Técnica é um documento básico para a execução de estudos e

projetos de proteção de sobrecorrentes adequados às características das

redes primárias de distribuição da CEMAT e compatíveis com a

necessidade de lhes prover segurança e confiabilidade .




1. OBJETIVO Estabelecer critérios para aplicação, ajustes e coordenação de equipamentos de proteção de sobrecorrentes para os circuitos da rede primária do sistema distribuidor da CEMAT. 2. AMPLITUDE Aplica-se à construção e extensão de redes de distribuição de energia elétrica aéreas trifásicas e monofásicas, dentro da área de concessão da CEMAT, nas tensões nominais primárias de 13,8 e 34,5 kV. 3. RESPONSABILIDADE QUANTO AO CUMPRIMENTO Cabe às Superintendências de Distribuição zelar pelo cumprimento das prescrições desta Norma. 4. PROCEDIMENTOS 4.1 CRITÉRIOS PARA INSTALAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO 4.1.1 Religadores automáticos

a) Após cargas que requeiram elevados índices de confiabilidade, tais como indústrias, grandes consumidores, frigoríficos, etc., havendo trechos de circuito à jusante que apresentem elevada probabilidade de interrupções;

b) Nas derivações que constituem bifurcações de troncos de alimentadores; c) No ponto de derivação de redes cujo comprimento total de rede trifásica a partir

desse ponto seja superior a 25 km; d) No ponto de derivação de redes monofásicas cujo comprimento total seja

superior a 50 km; e) Em circuitos longos, onde a corrente de curto-circuito mínima não for suficiente

para acionar o dispositivo de proteção de sobrecorrentes instalado na subestação ou à montante no próprio circuito;

4.1.2 Chaves fusíveis religadoras

a) No inicio de trechos de circuitos que se estendem a áreas rurais, após atender áreas urbanas (cidades ou pequenas localidades);

b) No ponto de derivação de redes cujo comprimento total de rede trifásica a partir desse ponto esteja compreendido entre 5 e 25 km;




c) No ponto de derivação de redes monofásicas cujo comprimento total esteja compreendido entre 10 e 50 km;

4.1.3 Chaves fusíveis Em todas as situações não contempladas anteriormente 4.2. CRITÉRIOS PARA COORDENAÇÃO 4.2.1 Coordenação de elo fusível com elo fusível 4.2.1.1. O elo fusível protegido deve coordenar com o elo fusível protetor ao menos para o valor da corrente de curto-circuito fase-terra mínimo, no ponto de instalação do elo fusível protetor.

Usar a seguinte tabela de coordenação de elos-fusíveis.

ELO PROTEGIDO ELO PROTETOR 10 K 15 K 25 K 40 K

6 K 190 A 510 A 840 A 1340 A 10 K 300 K 840 A 1340 A 15 K 430 A 1340 A 25 K 660 A

4.2.1.2. O número de chaves-fusíveis em série deverá ser de no máximo 03 (três) sem contar com a do transformador;

FONTE

A

carga

carga

A - elo protegido B - elo protetor

B

B




4.2.1.3. O maior elo fusível deverá ser: • em RD’s de 34,5 kV – 25 K • em RD’s de 13,8 kV – 40 K

4.2.1.4. Os elos fusíveis destinados a proteção de ramais devem ser escolhidos dentre os seguintes:

• 10K; 15K; 25K e 40K – Redes Urbanas • 10K; 15K e 25K - Redes Rurais

4.2.1.5. Para proteção de transformadores devem ser escolhidos elos fusíveis da seguinte tabela:

TRANSFORMADOR ELO FUSÍVEL

Tensão (V) (kVA)

Monofásico Trifásico RD - Rural RD - Urbana

7967 0,75 H 5

19919 0,25 H

7967 1,25 H 10

19919 0,5 H

7967 1,75 H 15

19919 0,75 H

7967 3 H 25

19919 1,25 H

13800 1,25 H 1,75 H 30

34500 0,5 H 0,75 H

13800 1,75 H 3 H 45

34500 0,75 H 1,25 H

13800 3 H 5 H 75

34500 1,25 H 1,75 H

13800 5 H 6 K 112,5

34500 1,75 H 3 H

13800 6 K 10 K 150

34500 2,5 H 3,5 H




4.2.1.6. O menor elo fusível a aplicar em ramais rurais e urbanos com mais de um transformador não deve ser inferior a 15K; 4.2.1.7. Não empregar elos fusíveis do tipo H para proteção de ramais, a não ser que a chave-fusível se destine à proteção de transformador em rede urbana, mas esteja instalada na derivação do ramal (devido à proximidade entre o posto transformador e a derivação); 4.2.1.8. A corrente nominal do elo fusível deve, no mínimo, ser 20% maior do que a máxima corrente de carga que circulará por ele; 4.2.1.9. A corrente nominal do elo fusível deve ser no mínimo, quatro vezes menor do que a menor corrente de curto-circuito no final do trecho por ele protegido, considerando sempre que possível, também o fim do trecho para o qual ele é proteção de retaguarda; 4.2.1.10. O elo fusível protegido deve, sempre que possível, ser sensível ao curto-circuito fase-terra mínimo no fim do trecho para o qual ele é proteção de retaguarda; 4.2.1.11. Os elos fusíveis destinados à proteção de ramais particulares devem ser especificados de acordo com o quadro a seguir:

Tabela de elos fusíveis para proteção de ramais particulares

ELO FUSÍVEL CHAVE-FUSÍVEL POTÊNCIA INSTALADA

(KVA) 13,8 kV 34,5 kV 13,8kV 34,5kV Até 150 10K 10K

151 a 225 15K 10K 226 a 500 15K 226 a 750 25K

501 a 1000 25K

TIPO C – capacidade de interrupção

assimétrica de 10.000 ou 2.000 A

(dependendo do nível de curto-circuito no

ponto de derivação do ramal)

TIPO C – Capacidade de interrupção

assimétrica de 5.000 A

Acima de 750 Chave Faca ou Lâmina Desligadora

Acima de 1000 Chave Faca ou Lâmina Desigadora




4.2.2. Coordenação religador com elo fusível

Observações sobre o gráfico anterior de coordenação religador com elo fusível




a) No coordenograma traçado para exemplificar a coordenação religador com elo

fusível, adotou-se o religador KFE (Mc Graw-Edison) ajustado para proteção de fase somente segundo a curva temporizada (B), com uma corrente de partida de 320 A. A não adoção da primeira operação de fase segundo a curva rápida implica, teoricamente, na falta de coordenação com os elos para falhas transitórias entre fases. Contudo, neste caso, tendo em vista os elos padronizados e a corrente de partida maior que 300 A, a curva rápida seria inútil para falhas transitórias, mas poderia provocar desligamentos instantâneos desnecessários.

b) Para falhas permanentes (PR) com correntes de curto-circuito superiores a (I1) fica

assegurada a proteção seletiva; c) Entre as correntes (I1) e (I2) fica definida uma faixa de coordenação tanto para

falhas permanentes (PR) como transitórias (TR); d) Falhas transitórias com correntes de curto-circuito inferiores a (I2) não provocarão

a queima de elos fusíveis evitando-se desligamentos prolongados. e) Falhas transitórias com correntes de curto-circuito superiores a (I2) provocarão a

queima dos elos fusíveis e a operação do religador, causando desligamentos prolongados;

f) Para falhas permanentes com correntes de curto-circuito inferiores a (I1) não

haverá seletividade e o religador abrirá em definitivo antes da queima dos elos fusíveis.

4.2.2.1. Para que se atinja uma coordenação perfeita entre o religador e os elos fusíveis instalados a jusante dele (após o religador), ou seja, para que o religador nunca abra em definitivo para faltas permanentes em trechos protegidos por elos fusíveis e para que não haja queima de elos por falhas transitórias, deve-se buscar atender às duas regras básicas a seguir descritas: a) Para todos os valores de corrente de curto-circuito, no trecho protegido pelo elo

fusível, o tempo mínimo de fusão do elo deve ser maior que o tempo de abertura do religador na(s) curva(s) rápida(s) multiplicado por um fator “K”, característico do religador; Os valores do fator K variam com o n.º de operações rápidas e com o tempo de religamento, conforme tabela a seguir:




FATOR K TEMPO DE RELIGAMENTO

(s)

UMA OPERAÇÃO RÁPIDA DUAS OPERAÇÕES RÁPIDAS

0,5 1,8 1,0 1,5 ≥ 2,0

1,2 1,35

Esta regra define o limite superior da faixa de coordenação (I2), que é o ponto de interseção da curva de tempo mínimo de fusão do elo com a curva rápida do religador multiplicada por K.

b) Para todos os valores de corrente de curto-circuito no trecho protegido pelo elo

fusível, o tempo total de interrupção do elo deve ser menor que o tempo de abertura do religador na curva temporizada (lenta);

Esta regra define o limite inferior da faixa de coordenação (I1), que é o ponto de interseção da curva de tempo total de interrupção do elo com a curva temporizada do religador.

4.2.2.2. Para as correntes de curto-circuito fase-terra mínimo, todos os valores calculados no trecho protegido pelo elo fusível, devem ser maiores que o limite inferior (I1) da faixa de coordenação; 4.2.3 Coordenação relê com elo fusível 4.2.3.1 Esquema tipo seletivo

Coordenação relê com elo fusível – tipo seletivo

S.E

Elo

51 Unidade Instantânea

Unidade Temporizada




I1 I2




Observações sobre o ajuste tipo seletivo a) Neste esquema de coordenação seletiva entre o relê e elos fusíveis, a unidade

instantânea não é sensivel a defeitos após os elos. b) Neste esquema não se pode adotar uma sequência de operação do relê de modo

a impedir a queima dos elos fusíveis para falhas transitórias. c) Neste caso somente é possível a proteção seletiva para falhas permanentes com

correntes superiores a (I2). d) Uma outra característica deste tipo de ajuste é a pouca probabilidade da

ocorrência de desligamentos instantâneos desnecessários (ou seja queima o elo e ocorre o desligamento instantâneo ao mesmo tempo).

4.2.3.1.a. Para relês eletromecânicos a curva de operação da unidade temporizada deve ficar, no mínimo, 0,2 segundos acima da curva de tempo total de interrupção do elo fusível, para todos os valores de curto-circuito no trecho protegido pelo elo; 4.2.3.1.b. Para relês eletrônicos a diferença de tempo entre as curvas do relê e do elo fusível, como citado no item anterior, poderá ser de 0,1 segundos. 4.2.3.2. Esquema tipo coordenado

51 Unidade Instantânea

Unidade Temporizada

Elo

S.E




Coordenação relê com elo fusível – tipo coordenado

I1 I2




Neste tipo de ajuste a unidade instantânea é ajustada para cobrir os trechos para os quais o relê é proteção de retaguarda, ou seja, a unidade instantânea é

sensível aos curtos na zona de proteção dos elos fusíveis. a) Falhas transitórias com correntes de curto-circuito inferiores a (I1) não provocarão

a queima de elos fusíveis evitando-se os desligamentos prolongados. b) Para correntes superiores a (I2), haverá queima dos elos e operação do relê ao

mesmo tempo. c) Para falhas permanentes com correntes de curto-circuito inferiores a (I1), não

haverá seletividade e o relê promoverá a abertura do circuito em definitivo antes da queima dos elos.

d) Entre as correntes (I1) e (I2) fica definida uma faixa de coordenação tanto para

falhas permanentes como para transitórias. e) Para falhas permanentes com correntes de curto-circuito superiores a (I1) haverá

proteção seletiva (queima do elo antes da abertura em definitivo do relê). 4..2.3.2.a. Para relês eletromecânicos a curva de operação da unidade temporizada deve ficar, no mínimo, 0,2 segundos acima da curva de tempo total de interrupção do elo fusível, para todos os valores de curto-circuito no trecho protegido pelo elo; 4.2.3.2.b Para relês eletrônicos a diferença de tempo entre as curvas do rele e do elo fusível, como citado no item anterior, poderá ser de 0,1 segundos. 4.2.4. Coordenação relê com religador 4.2.4.1. Relê eletromecânico com religador 4.2.4.1.a. A unidade instantânea do relê de neutro deve ser ajustada para uma corrente maior que o valor assimétrico da máxima corrente de curto-circuito fase-terra no ponto de instalação do religador; 4.2.4.1.b A unidade instantânea do relê de fase deve ser ajustada para uma corrente maior que o valor assimétrico da máxima corrente de curto-circuito trifásico, no ponto de instalação do religador;




4.2.4.1.c No caso dos relês da S.E resguardarem tambem a zona de proteção do religador, o “by-pass” deste pode ser feito através de chaves-facas, e a unidade temporizada dos relês deve ser ajustada da seguinte forma:

• Relês de fase – a corrente de partida, com tempo garantido, deve ser menor que a mínima corrente de curto-circuito fase-fase na zona de proteção do religador, incluindo os trechos para os quais ele é proteção de retaguarda.

• Relês de neutro – a corrente de partida, com tempo garantido, deve se inferior

a 65% da menor corrente de curto-circuito fase-terra mínimo dentro da zona de proteção do religador, incluindo os trechos para os quais ele é proteção de retaguarda, desde que não se ultrapasse o limite máximo de 60 A.

4.2.4.1.d Quando não for possível que os relês na S.E cubram a zona de proteção do religador, ou seja, que os relês não cubram todo o alimentador, então o “by-pass” do religador deve ser feito com chaves-fusíveis com elos dimensionados conforme itens 4.2.1.8 e 4.2.1.9. 4.2.4.1.e. Para ser obtida a coordenação do relê com o religador é necessário que a corrente mínima de operação do religador seja igual ou menor que a corrente de partida do relê. Por outro lado, só a condição acima não garante a seletividade da proteção. A coordenação seletiva estará assegurada qundo alem da condição acima, a soma percentual relativa dos avanços e rearmes do relê durante a operação do religador for inferior a 100%. A soma dos avanços e rearmes do relê deverá ser verificada para as seguintes correntes de curto-circuito:

a) Corrente de curto-circuito trifásico (3∅) e fase-terra máximo (∅T) no ponto de instalação do religador.

b) Corrente de curto-circuito fase-fase (∅∅) e fase-terra mínimo (∅Tmín) no final da zona de proteção mútua.

Veja a figura a seguir

RELÊ RELIGADOR

a)

b)




4.2.4.1.f . Para verificar a coordenação devem ser preenchidas as planilhas mostradas a seguir.

PLANILHA PARA VERIFICAÇÃO DE COORDENAÇÃO ENTRE RELÊ E RELIGADOR Localização do religador ________________________________

AJUSTES RELÊ DE FASE RELÊ DE NEUTRO RELIGADOR

Unid. Temporiz:_________ Unid. Temporiz:_________ Tipo: ___________ TAP: _________ TAP: _________ Disparo de fase:________ TDS: _________ TDS: _________ Disparo de terra:________ RTC: _________ RTC: _________ N.º de operações:_______ Unid. Instantân:_________ Unid. Instantân:_________ Sequên. Operaç: ________

PROTEÇÃO DE FASE (∅∅) ICC Seq.

Oper. Do

Religador

Curva

Tempo Operaç.

Religador

Tempo de

Religamen.

Tempo Operaç.

Relê

Avanço do Relê

(%)

Reset do Relê

(%)

Soma Relativa

(%)

3 ∅ ∅∅

3 ∅ ∅∅

3 ∅ ∅∅

3 ∅ ∅∅

Total




PROTEÇÃO DE NEUTRO (∅T)

ICC Seq. Oper.

Do Religa

dor

Curva

Tempo Operaç.

Religador

Tempo de

Religamen.

Tempo Operaç.

Relê

Avanço do Relê

(%)

Reset do Relê

(%)

Soma Relativa

(%)

∅T ∅Tmin

∅T ∅Tmin

∅T ∅Tmin

∅T ∅Tmin

Total

RELÊ RELIGADOR

Icc máx

Icc min




Instruções para preenchimento da planilha para verificação de coordenação entre relê e religador

a) Icc – Registrar as correntes de curto-circuito para as quais será verificada a soma dos avanços e rearmes

do relê. b) Sequência de Operação do Religador – Colocar o n.º da operação que estiver sendo considerada (1.ª;

2.ª; 3.ª ou 4.º ) c) Curva – Registrar a curva de atuação do religador escolhida para o número da operação considerada. d) Tempo de Operação do religador – Marcar o tempo que o religador levará para abrir segundo a curva

escolhida, para o número da operação e a corrente de curto-circuito considerada. e) Tempo de Religamento – Registrar o tempo de religamento do religador. f) Tempo de Operação do Relê – Indicar qual o tempo que relê levaria para fechar seus contatos para

corrente de curto-circuito considerada. g) Avanço do Relê (%) – Calcule o avanço do seguinte modo: Avanço do relê = (C/E).100, onde C = Tempo de operação do religador E = Tempo de operação do relê h) Reset do Relê (%) – Calcule o reset do seguinte modo: Reset do relê = (D/T).100, onde D = Tempo de religamento do religador T = Tempo necessário para o rearme total do relê (ver curvas características de restabelecimento no livro de curvas para estudos de proteção da Cemat) i) Soma Relativa – Esta coluna deverá ser preenchida com a diferença entre Avanços e Rearmes

(avanços-rearmes). Caso o valor seja negativo a soma deve ser considerada nula. Observações • Na última operação do religador, não deve ser considerado o tempo de religamento nem o tempo de

rearme do relê. • Quando na S.E forem empregados relês eletrônicos, não há necessidade da verificação do seu avanço,

uma vez que estes relês possuem tempos de rearme inferiores aos tempos de religamento dos religadores

4.3 CRITÉRIOS PARA AJUSTES DOS EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO. 4.3.1.- Ajustes de religadores automáticos 4.3.1.1.-Número de operações. – devem ser ajustados para três operações. (dois religamentos.




4.3.1.2.-Tempos de religamento – o 1.º religamento deve ser ajustado para 0,5 segundos e o 2.º para 20 segundos. 4.3.1.3. –Proteção de neutro – a primeira operação deverá ser segundo a curva mais rápida disponível e as restantes nas curvas lentas. 4.3.1.4 –Proteção de fase - 1 rápida e 2 lentas. 4.3.1.5–Corrente mínima de disparo de fase – deve ser menor que a corrente mínima de defeito fase-fase dentro da zona de proteção do religador, incluindo os trechos para os quais ele é proteção de retaguarda e deve tambem ser 20 a 50% maior que a máxima corrente de carga passante pelo religador. 4.3.1.6 –Corrente mínima de disparo de neutro – Deve ser inferior a 65% da menor corrente de curto-circuito fase-terra mínimo dentro da zona de proteção do religador, incluindo os trechos para os quais ele é proteção de retaguarda, desde que não se ultrapasse o limite máximo a 60 A. Deve tambem atender ao seguinte critério em relação à corrente de carga: ≤ 10 % da corrente de carga – para circuitos ou trechos de circuitos urbanos. De 10 a 20 % da corrente de carga – para circuitos ou trechos de circuito rurais. 4.3.2.- Ajustes dos relês de sobrecorrente. 4.3.2.1.-Para proteção de neutro, sempre que possivel, deverá adotar-se as curvas de tempo normalmente inverso. 4.3.2.2.-Para circuitos alimentadores desprovidos de equipamentos especiais de proteção de sobrecorrentes instalados na distribuição, a corrente de partida, com tempo garantido, da unidade temporizada do relê de neutro não deve exceder a 60A. 4.3.2.3.-Ajustes da unidade instantânea –

Corrente mínima de disparo para proteção de fase. a) Circuitos que atendem predominantemente cargas industriais. • Unid. Instantânea = (8.I.carga máx alim. )/RTC. b) Circuitos mistos (cargas industriais, comerciais e residenciais)




• Unid. Instantânea = (6. I.carga máx alim.)/RTC. c) Circuitos que atendem somente cargas residenciais e/ou comerciais. • Unid. Instantânea = (3. I.carga máx alim.)/RTC., onde:

I.carga máx.alim. = máxima corrente de carga do alimentador.

Corrente mínima de disparo para proteção de neutro.

Neste caso a corrente mínima de disparo dependerá do fato de haver ou não cargas monofásicas no circuito. Na CEMAT as cargas monofásicas possíveis são alimentadas por transformadores em sistemas MRT e se resumem a atendimentos que podem ser considerados residenciais. Desta maneira, havendo ramificações MRT no alimentador, deve-se levantar a soma total das potências (kVA’s) de todos os transformadores e calcular a corrente de carga monofásica do circuito. O ajuste será então dado por: Unid. Instantânea = (3. I.carga máx )/RTC, onde: I.carga máx =máxima corrente de carga do alimentador.

Em não se conhecendo a corrente de cargas monofásicas do alimentador, adotar o seguinte critério para o ajuste: Unid. Instantânea = 0,6 I.carga máx.alim./RTC. Não havendo cargas monofásicas, não haverá corrente de magnetização no neutro e o “pick-up” da unidade instantânea não dependerá dela, devendo ser ajustada pelo nível de curto-circuito do ponto até onde se deseja que ela alcance. Havendo equipamento especial de proteção (religador) no alimentador, a unidade instantânea deve ser ajustada para proteger 80% do trecho entre o relê e o equipamento especial. Para o ajuste da unidade instantânea deve ser levado em conta o valor assimétrico da corrente de curto-circuito. O valor assimétrico é obtido multiplicando-se a corrente de curto (valor simétrico) por um fator que depende da relação Χ/R até no ponto considerado. Tipo de ajuste




a) Ajuste seletivo

Este tipo deve ser adotado para alimentadores estritamente urbanos que atendem áreas centrais e para aqueles que atendem áreas industriais, onde geralmente a incidência de defeitos de ordem transitória é menor.

Aquí a unidade instantânea deve ser ajustada de modo a não cobrir todo o alimentador, ficando insensível a defeitos localizados após os elos fusíveis de ramais.

b) Ajuste tipo coordenado

Neste tipo a unidade instantânea deve ser ajustada para cobrir as zonas para as quais o relê é proteção de retaguarda. Este tipo de ajuste deve ser implantado em circuitos rurais, urbanos periféricos e urbanos mistos (com derivações rurais). Observação – em ambos os tipos de ajustes a unidade instantânea deverá ser bloqueada após a 1.ª operação, passando o relê a operar segundo a unidade temporizada nas demais operações.

4.3.3. – Ajustes dos relês de religamento 4.3.3.1.- Número de religamentos automáticos.- devem ser adotados dois religamentos automáticos.

Relê Elo

Unid. Instantânea

Relê Elo

Unid. Instantânea




4.3.3.2.- Tempos de religamentos – o 1.º religamento deve ser com 0,5 segundos e o 2.º com 20 segundos. VIGÊNCIA Esta Norma entra em vigor na data de sua publicação cancelando e substituindo a Norma Técnica anterior DDI.1.1.22.0 sobre o mesmo assunto 5. APROVAÇÃO

JOSÉ ADRIANO MENDES DA SILVA Superintendente de Engenharia - SEN

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