As redes de distribuição e as linhas de transmissão radias são normalmente protegidas por relés de sobrecorrente temporizados. Porém, quando esses sistemas são alimentados pelas duas extremidades, ou apresentam configuração em anel, há necessidade de implementar relés de sobrecorrente temporizados incorporados a elementos direcionais, isto é, que são sensibilizados ou não pelo sentido em que flui a corrente (relés direcionais de corrente) ou a potência (relés direcionais de potência).
Relé de sobrecorrente direcional (67) é um dispositivo (equipamento) que atua quando a corrente é maior que o seu ajuste e tem um sentido pré-estabelecido de acordo com sua referência de polarização. Sendo assim, a proteção direcional tem a finalidade de reconhecer correntes de faltas em um determinado sentido previamente ajustado (sentido de atuação do equipamento). Logo, se a falta causa uma corrente no sentido contrário (inversa ou reversa), não terá atuação da proteção.
A proteção 67 baseia-se em duas grandezas de entrada, uma de operação ou atuação e outra de polarização. Sendo que, a identificação da direção da corrente ou do fluxo de potência é feita utilizando o ângulo entre a grandeza de polarização e a grandeza de operação.
O ângulo theta (Ѳ) formado entre a grandeza de operação, normalmente corrente, e a grandeza de polarização, normalmente tensão, é comumente chamado de ângulo de projeto. O MTA (Maximum Torque Angle), por sua vez, é aquele formado entre a grandeza de polarização e a região de torque máximo. Esse ângulo é importante porque determina a precisão e a confiabilidade do relé em detectar a direção do campo magnético e, portanto, atuar de forma adequada. Valores mais elevados do MTA geralmente indicam uma sensibilidade maior do relé à direção do campo magnético e, portanto, uma operação mais precisa. Normalmente, a região de torque máximo é dimensionada para ser paralela a grandeza de operação, facilitando a análise e dimensionamento do projeto.
Na proteção direcional existem conexões que ditam o funcionamento do relé, o tipo de conexão ou ligação é determinado pelo ângulo entre a tensão aplicada ao circuito de potencial e a corrente ao circuito de corrente, considerando o sistema com fator de potência unitário e sequência direta. Cada uma dessas conexões corresponde a um relé direcional específico com MTA diferente.
As conexões mais utilizadas são:
- Conexão 30°
Na conexão 30°, a corrente de operação está adiantada 30° da tensão de polarização. Para assegurar o desempenho adequado deste tipo de conexão, é indicado utilizá-lo em alimentadores e configurando o MTA na posição 0°, garantindo o funcionamento esperado para todos os tipos de faltas. No entanto, não é aconselhável utilizá-lo em transformadores alimentadores, pois há o risco de pelo menos um dos relés trifásicos atuar para faltas no sentido inverso.
- Conexão 60°
Neste caso, a corrente Ia de operação está adiantada 60° da tensão de polarização Vab + Vbc. A utilização deste tipo de conexão é pouco comum, apesar de apresentar um desempenho eficiente na proteção de alimentadores com MTA em 0°. No entanto, a desvantagem de ser necessário ligar os transformadores de corrente em delta limita sua aplicabilidade para outras funções de proteção. Além disso, a falta de vantagens em comparação à ligação de 90° torna sua utilização rara.
- Conexão 90°
A corrente Ia de operação neste caso está adiantada 90° da tensão de polarização Vbc. Esta conexão é geralmente conhecida como conexão em quadratura e é amplamente utilizada em projetos práticos de proteção de sobrecorrente direcional. Para este tipo de conexão, é comum a utilização do MTA em 30° e 45°. Para o MTA configurado em 30°, é recomendado utilizá-lo na proteção de alimentadores com fontes de sequência zero atrás do ponto de retransmissão. Já o MTA em 45°, é indicado para proteção de transformadores alimentadores ou alimentadores com fontes de sequência zero na frente do relé.
Referências
Volume-2-protecao-de-sistemas-aereos-de-distribuicao. Ed Campos / Eletrobrás.
The Art & Science Of Protective Relaying. C. Russell Mason.
MAMEDE FILHO, João. Manual de equipamentos elétricos. Rio de Janeiro: LTC, 2005.
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