Relés de Chaveamento (Switchgear): Características Essenciais e Impacto na Confiabilidade do Sistema Elétrico

Importância dos Relés de Dispositivos de Chaveamento

Sistema de energia: geradores, transformadores, linhas de transmissão e distribuição. Cedo ou tarde, falha ocorre em alguma parte. Quando falha ocorre, deve ser detectada e parte defeituosa desconectada do circuito saudável. Razão: fornecer energia ininterrupta aos consumidores; desconexão rápida limita propagação do dano. Detecção e desconexão por fusíveis, relés e disjuntores. Fusível = detecção + desconexão, mas só em baixa tensão. Alta tensão (>3.3kV): relés e disjuntores para proteção automática.

"Relé de proteção é dispositivo que detecta a falta e inicia operação do disjuntor para isolar elementos defeituosos do resto do sistema."

Como Funcionam os Relés de Dispositivos de Chaveamento?

Relés detectam condições anormais em circuitos elétricos medindo constantemente grandezas: corrente, tensão, frequência, ângulo de fase. Se valores anormais, relé opera fechando circuito de disparo do disjuntor. Circuito típico de relé na figura.

Figura mostra sistema 3-fases simplificado em fase única. Conexão do relé em três partes: primário do transformador de corrente (TC) em série com linha protegida. Secundário do TC conectado à bobina do relé. Terceira parte = circuito de disparo (AC ou DC): fonte, bobina de disparo do disjuntor, contatos do relé.

Condições normais: circuito opera normalmente. Falha no ponto F na linha de transmissão → corrente aumenta enormemente. Corrente pesada na bobina do relé atrai êmbolo → fecha circuito de disparo. Ao fechar, opera e puxa êmbolo do disjuntor → abre linha de transmissão → circuito defeituoso isolado do saudável → evita dano adicional.

Requisitos Fundamentais na Seleção de Relé de Proteção

Função principal: detectar falta e removê-la. Mas fatores importantes na seleção:

• Seletividade: Capacidade de selecionar corretamente a parte do sistema com problema e desconectar só a parte doente.
• Rapidez: Tempo que relé leva para operar. Deve ser muito rápido — corrente enorme danifica circuito saudável instantaneamente.
• Sensibilidade: Capacidade de operar com baixo valor de grandeza de atuação. Função dos volt-ampères de entrada na bobina necessários para operação.
• Confiabilidade: Capacidade de operar sob condições predeterminadas. Deve operar apenas em condições anormais.
• Simplicidade: Sistema de relé deve ser simples no circuito para fácil manutenção. Esquema mais simples = maior confiabilidade.
• Economia: Fator mais importante. Esquema ideal pode ir a limites caros. Regra: equipamento de proteção não deve exceder 5% do custo total.