Estudo de proteção e seletividade: o que é e para que serve?

Imagine um curto-circuito em apenas um circuito de uma indústria e, em vez de só aquele trecho ser desligado, o disjuntor geral da instalação também atua, interrompendo toda a operação. É justamente esse tipo de situação que um estudo de proteção e seletividade busca evitar.

O estudo analisa o comportamento dos dispositivos de proteção da instalação (relés, disjuntores e fusíveis) diante de curtos-circuitos e outras condições anormais, definindo ajustes e tempos de atuação para que a falha seja eliminada de forma rápida, segura e, sempre que possível, seletiva.

Proteção: detectar e eliminar a falha

A primeira etapa envolve determinar os níveis de curto-circuito nos principais pontos da instalação e avaliar como os dispositivos de proteção devem responder a essas correntes. A partir desses resultados são definidos ou verificados os ajustes dos relés e demais dispositivos, para eliminar a falha em tempos compatíveis com os limites dos equipamentos e com os critérios de proteção do sistema.

Além dos valores máximos de curto-circuito, alguns estudos também precisam avaliar condições de menor corrente de falta, para verificar se as proteções continuam sensíveis o suficiente para detectar o defeito.

Seletividade: desligar só o necessário

A seletividade busca fazer com que o dispositivo de proteção mais próximo da falha atue antes dos dispositivos localizados a montante. Por exemplo: se ocorre um curto-circuito em um alimentador, o objetivo é que o disjuntor daquele circuito elimine a falha antes que o disjuntor geral da instalação precise atuar.

Isso reduz desligamentos desnecessários em áreas que não foram afetadas pela falha, mantendo o resto da instalação em operação. Dependendo das características dos equipamentos e dos níveis de curto-circuito, a seletividade pode ser total em toda a faixa analisada ou existir só até determinados níveis de corrente.

Coordenogramas tempo x corrente

O coordenograma tempo x corrente, uma das principais ferramentas do estudo, representa num mesmo gráfico as curvas de atuação dos dispositivos de proteção ao longo de diferentes níveis de corrente. A análise mostra se existem margens adequadas entre as atuações das proteções a jusante e a montante, considerando os ajustes, as características dos equipamentos e os tempos necessários para eliminar a falha.

Também podem ser representados no coordenograma limites importantes do sistema, como curvas de fusíveis, capacidade térmica de cabos, características de transformadores e regiões de operação dos dispositivos de proteção. O resultado mostra como as proteções vão se comportar diante de diferentes condições de falta.

Funções de proteção mais comuns

Entre as funções ANSI mais usadas em sistemas de distribuição estão a 50 (sobrecorrente instantânea de fase), que atua assim que a corrente ultrapassa o valor definido, e a 51 (sobrecorrente temporizada de fase), que permite coordenar a atuação por meio de curvas ou tempos definidos. As funções 50N e 51N fazem o mesmo para faltas envolvendo terra, também nas versões instantânea e temporizada, mas a forma de obter essa corrente depende da configuração dos transformadores de corrente e do relé usado, e a nomenclatura pode variar entre fabricantes.

A combinação correta de correntes, curvas e tempos de atuação é o que sustenta uma boa coordenação entre as proteções.

Quando um estudo de proteção e seletividade é necessário

Esse tipo de estudo é comum em:

• subestações de média e alta tensão;
• instalações industriais;
• instalações com múltiplos transformadores;
• usinas e sistemas de geração distribuída;
• ampliações de instalações existentes;
• substituição de transformadores, disjuntores ou relés;
• alterações na configuração elétrica da instalação;
• processos de conexão em que a distribuidora exige estudos e ajustes de proteção.

Também vale revisar estudos existentes quando mudanças na instalação ou na rede da concessionária alteram significativamente os níveis de curto-circuito ou a filosofia de proteção originalmente considerada.

Por que revisar os ajustes de proteção

Um ajuste inadequado pode levar a dois problemas opostos. Uma proteção excessivamente sensível pode provocar desligamentos indevidos, interrompendo a operação sem necessidade. Por outro lado, uma proteção pouco sensível ou lenta demais pode permitir que uma falha permaneça no sistema por mais tempo do que o desejável.

O estudo busca o equilíbrio entre velocidade de atuação, sensibilidade, seletividade e continuidade operacional.

Como a Protego desenvolve o estudo

Trabalhamos de forma remota: a partir da documentação da instalação, levantamos os dados necessários, modelamos o sistema elétrico, calculamos os níveis de curto-circuito e analisamos a coordenação das proteções.

Conforme o escopo contratado, podem ser fornecidos:

• memorial de cálculo;
• estudo de curto-circuito;
• coordenogramas tempo x corrente;
• tabela com os ajustes recomendados dos relés;
• análise da coordenação e seletividade das proteções;
• documentação técnica para apresentação à concessionária;
• ART emitida pelo profissional responsável pelo estudo.

O objetivo é entregar uma filosofia de proteção tecnicamente fundamentada e adequada às características da instalação, não só uma lista de valores de ajuste. Veja o detalhamento completo do serviço ou solicite um orçamento.