A proteção de sobrecorrente para fase (51/50) e neutro (51GS,51NS,50N e 51N) são as mais utilizadas em sistemas de proteção para faltas passantes no equipamento protegido. Primeiramente é fundamental entender o porquê dessas diferentes nomenclaturas para a proteção de neutro, que pode ser definido e entendido conforme abaixo:
51N – Sobrecorrente temporizada de neutro residual (calculada ou medida)
50N – Sobrecorrente instantânea de neutro residual (calculada ou medida)
51NS – Sobrecorrente de neutro sensível residual (calculada ou medida)
51GS – Sobrecorrente temporizada utilizando TC dedicado
50GS – Sobrecorrente instantânea utilizando TC dedicado
Antes de mostrar as diferentes topologias vamos fazer uma breve comparação entre as proteções 51N e 51GS.
Função 51N e 51GS
Ambas as proteções são sobrecorrente temporizada de neutro, porém o método de aquisição do sinal de corrente entre elas muda.
A função 51N pode ser realizada de 2 formas:
– Calculada: O relé irá fazer o somatório interno das correntes nas 3 fases para obter a corrente de neutro.
– Medido: Você realiza a ligação no sensor de neutro do ponto comum da estrela dos TC’s de fase da seguinte forma:
A função 51GS é realizada de forma medida através de um TC toroidal dedicado. Esse toroide irá fazer o somatório eletromagnético e terá como saída no secundário a corrente de desequilíbrio.
A principal diferença entre as duas topologias de ligação é a sensibilidade. Como a ligação do tipo N realiza a aquisição do sinal de corrente pela somatória das correntes de fase ou pelo neutro da estrela, você terá um erro maior na corrente lida pois possui 3 TC’s envolvidos. Já para a ligação GS você tem apenas o erro de um TC, o que melhora sensibilidade da proteção.
Diante disso o método da função 51GS você consegue ajustar valores menores de corrente protegendo de forma mais efetiva contra faltas monofásicas de alta impedância, visto que o RTC para o neutro será menor para esse tipo de ligação do que para N, já que nessa última ajusta-se o mesmo RTC que o de fase.
Onde instalar o TC Toroidal para a função 51GS?
Uma dúvida muito grande dos profissionais com relação a essa proteção que sempre escuto é: “Onde instalo o TC toroidal para aquisição de corrente?”. Bom o método de realizar a aquisição desse sinal de corrente varia bastante a depender do nível de tensão da subestação e o modelo construtivo. De maneira geral podemos listar as principais conforme abaixo:
1) Instalado na Mufla de Média Tensão
Para subestações de média tensão é comum instalar o toroide abraçando os cabos das 3 fases próximo a instalação da mufla. Essa solução é bastante adotada para passar a blindagem da mufla dentro do toroide também para evitar a atuação do fusível de entrada para uma falta na blindagem do cabo.
2) Instalado no neutro da Estrela de Transformadores de Potência
Transformadores que possuem ligação em estrela normalmente tem o neutro aterrado, utilizando resistência, reator ou solidamente aterrado.
Nesse caso a aquisição de corrente é feito diretamente no neutro da estrela, visto que toda corrente de desequilíbrio para o sistema em carga ou em falta, circulará por esse ponto.
3) Instalado no Neutro de Transformadores de Aterramento
Transformadores de aterramento são utilizados para criar referência de terra em sistemas isolados, como do lado delta de transformadores de potência. A ligação mais usual para esses transformadores de aterramento é a ligação em Zig-Zag.
Para esse esquema pode ser instalado o TC no comum do transformador de aterramento para fazer a medição da corrente 3I0 que circular no lado do delta do transformador. Essa topologia muito utilizada em subestações de MT e AT da concessionária na saída de alimentadores.
Como Ajustar essa Proteção?
Para a proteção de 51N normalmente utiliza-se funções de tempo inverso ou tempo definido ajustado com uma corrente de partida que varia entre 20 a 33% da corrente nominal.
Para a proteção de 51GS normalmente consegue-se ajustar valores menores de corrente. A curva adotada quase sempre é de tempo definido ajustado com uma corrente de partida que varia entre 10 a 30% da corrente nominal.
O tempo de atuação para essa função varia muito de acordo com a filosofia da concessionária, mas esses tempos podem chegar a valores entre 3 a 15 segundos a depender de onde essa proteção está instalada.
Para o caso do TC instalado em neutro de transformadores aterrados por reator ou resistência de aterramento devemos dimensionar essa proteção com base na corrente máxima de limitação do curto. Normalmente ajusta-se um valor de 10% dessa corrente seguindo o tempo de atuação já informado.
Por: Mesh Engenharia
