Profº Júlio Xavier_Aula2 1 Noções de Proteção Segurança das Instalações Faltas elétricas - curto-circuito Causas: Isoladores danificados, árvores, contatos acidentais, descargas atmosféricas, erro de manobra, etc. Proteções - limitar conseqüências
Profº Júlio Xavier_Aula2 1
Noções de Proteção
Segurança das Instalações
Faltas elétricas - curto-circuito
Causas: Isoladores danificados, árvores, contatos acidentais, descargas atmosféricas, erro de manobra, etc.
Proteções - limitar conseqüências
Profº Júlio Xavier_Aula2 2
Noções de Proteção
Conseqüências de uma falta elétrica
• Destruição devido arco elétrico
• Sobre-aquecimento
• Incêndio
• Danos aos consumidores
• Risco para pessoas
• Perda de estabilidade
Profº Júlio Xavier_Aula2 3
Noções de Proteção
Objetivos Básicos da Proteção:
• Reduzir danos em equipamentos
Profº Júlio Xavier_Aula2 4
Noções de Proteção
Objetivos Básicos da Proteção:
• Reduzir danos em equipamentos
• Evitar acidentes
Profº Júlio Xavier_Aula2 5
Equipamentos de Proteção
• Fusíveis
- Vantagem: baixo investimento
- Desvantagens:
Danificado pela falta - reposição
Sensibilidade pobre
Seletividade medíocre
Profº Júlio Xavier_Aula2 6
Equipamentos de Proteção
• Proteção a Relé– relé– disjuntores– TC– TP
TC relé
TP52
Profº Júlio Xavier_Aula2 7
Equipamentos de Proteção
• Religadores:
controle + disjunção
Profº Júlio Xavier_Aula2 8
Transformadores de Corrente - TC
Profº Júlio Xavier_Aula2 9
Transformadores de Corrente - TC
Primário - Corrente nominal do circuito
• Fator térmico nominalEx: 1200/5 f.t.= 1,2 Limite Contínuo = 1440A
Profº Júlio Xavier_Aula2 10
Transformadores de Corrente - TC
Primário - Corrente nominal do circuito
• Fator térmico nominalEx: 1200/5 f.t.= 1,2 Limite Contínuo = 1440A
• Corrente térmica nominal (1s)
• Saturação - Icc > 20 x In
• Importância da Saturação
Profº Júlio Xavier_Aula2 11
Transformadores de Corrente - TC
Primário - Corrente nominal do circuito
Secundário - Corrente nominal do reléEx: 2000/5 , 1200/5 - Gerais 13,8kV, disjuntores de transferência
600/5 - alimentadores
400/5 - neutro do trafo
Erros de relação - Classe de exatidão:0,3 - medição de faturamento
1,2 - 10 - medição operacional e proteção
Profº Júlio Xavier_Aula2 12
Transformadores de potencial TP
Função: Reduzir tensão para valores adequados aos relés ou medidores
Ex:
13800/ √3:115/√3 = 120:1
34500/ √3:115/ √3 = 300:1
69000/115 = 600:1
Profº Júlio Xavier_Aula2 13
Noções Básicas Sobre Relés
• Mede permanentemente as grandezas de atuação
Profº Júlio Xavier_Aula2 14
Noções Básicas Sobre Relés
• Mede permanentemente as grandezas de atuação
• Compara com valores ajustados
Profº Júlio Xavier_Aula2 15
Noções Básicas Sobre Relés
• Mede permanentemente as grandezas de atuação
• Compara com valores ajustados
• Opera ou não em função da comparação
Profº Júlio Xavier_Aula2 16
Noções Básicas Sobre Relés
• Mede permanentemente as grandezas de atuação
• Compara com valores ajustados
• Opera ou não em função da comparação
• Se opera, aciona sinal de trip ou alarme
Profº Júlio Xavier_Aula2 17
Noções Básicas Sobre Relés
• Mede permanentemente as grandezas de atuação
• Compara com valores ajustados
• Opera ou não em função da comparação
• Aciona sinal de trip ou alarme
• Sinaliza sua atuação
Profº Júlio Xavier_Aula2 18
Noções Básicas Sobre RelésCom função religamento - 79
• Perfaz o intervalo e comanda fechamento
Profº Júlio Xavier_Aula2 19
Noções Básicas Sobre RelésCom função religamento - 79
• Perfaz o intervalo e comanda fechamento
• Mede permanentemente as grandezas de atuação
• Compara com valores ajustados
• Opera ou não em função da comparação
• Se opera, aciona sinal de trip ou alarme
• Sinaliza sua atuação
Profº Júlio Xavier_Aula2 20
Noções Básicas Sobre Relés
Tecnologia
• Eletromecânicos - disco de indução
• Estáticos - sinais elétricos de tensão
• Microprocessados - sinais digitais
Profº Júlio Xavier_Aula2 21
Relés Multifunção Microprocessados
Funções básicas
• Proteção
- Várias funções de proteção em um único equipamento
Funções agregadas• Medição• Comunicação• Controle
Profº Júlio Xavier_Aula2 22
Relés Digitais
Outras Vantagens:
• Oscilografia
• Registro de eventos
• Localização de defeitos
Profº Júlio Xavier_Aula2 23
Funções de Proteção
• 50 ou 50N - Sobrecorrente instantâneo
• 51 ou 51N - Sobrecorrente temporizado
• 59 - Sobretensão (V>110%)
• 27 - Subtensão (V<90%)
• 87 - Diferencial
• 67 - Direcional (67-I/T,67N-I/T)
Profº Júlio Xavier_Aula2 24
Funções de Proteção
• 21/21N - Distância
• 81 - Subfrequência
• 79 - Religamento
• etc.
Profº Júlio Xavier_Aula2 25
Qualidades da Proteção
• Confiabilidade
• Resposta no tempo
• Sensibilidade
• Discriminação - seletividade
Profº Júlio Xavier_Aula2 26
Qualidade da Proteção
Seletividade - Discriminação do defeito pelo sistema de proteção
• Discriminação por corrente - 50 e 50N
• Discriminação por tempo - 51 e 51N
• Discriminação por direção - 67 e 67N
• Discriminação por zona - 21 e 87
Profº Júlio Xavier_Aula2 27
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50 e 50N
4625A
50 50
Ip = 2800 A Ip = 1200 A
4625A
50 50
Ip = 2800 A Ip = 1200 A
Profº Júlio Xavier_Aula2 28
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50 e 50N
3600A
50
Ip = 2800 A
50
Ip = 1200 A
Profº Júlio Xavier_Aula2 29
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50 e 50N
2200A50
Ip = 2800 A
50
Ip = 1200 A
Profº Júlio Xavier_Aula2 30
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50 e 50N
2200A
50
Ip = 2800 A
50
Ip = 1200 A
Profº Júlio Xavier_Aula2 31
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50 e 50N
960A
50
Ip = 2800 A
50
Ip = 1200 A
Profº Júlio Xavier_Aula2 32
Tipos de Seletividade
• Discriminação por tempo - 51 e 51N
2200A
51
IpA = 360 A
tA = 0,6s
51
IpB = 280 A
tB = 0,2s
Carga
Carga
Profº Júlio Xavier_Aula2 33
Tipos de Seletividade
- Curvas tempo inverso
t(s)
I (A)
0,2
0,6
2200A 3600A
}0,4
Profº Júlio Xavier_Aula2 34
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50
• Discriminação por tempo - 51
4625A
50
4625A
50Ip = 2800 A Ip = 1200 A
51IpA = 360 A
tA = 0,2s
50
51IpB = 280 A
Profº Júlio Xavier_Aula2 35
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50
• Discriminação por tempo - 51
5050Ip = 2800 A Ip = 1200 A
51IpA = 360 A
tA = 0,4s
50
51IpB = 280 A
3600A
Profº Júlio Xavier_Aula2 36
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50
• Discriminação por tempo - 51
5050Ip = 2800 A Ip = 1200 A
51IpA = 360 A
tA = 0,6s
50
51IpB = 280 A
2200A
Profº Júlio Xavier_Aula2 37
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50
• Discriminação por tempo - 51
5050Ip = 2800 A Ip = 1200 A
51IpA = 360 A
tA = 0,4s
50
51IpB = 280 A
2200A
Profº Júlio Xavier_Aula2 38
Tipos de Seletividade
• Discriminação por corrente - 50
• Discriminação por tempo - 51
5050Ip = 2800 A Ip = 1200 A
51IpA = 360 A
tA = 1,2s
50
51
960A
IpB = 280 A
tB = 0,6s
Profº Júlio Xavier_Aula2 39
Tipos de Seletividade
Ajustes de pickup instantâneo e temporizado
5050Ip = 2800 A Ip = 1200 A
51IpA = 360 A
tA = 1,2s
50
51
960A
IpB = 280 A
tB = 0,6s
400/5
Iinst.r = 15 A
Itemp.r = 3,5 A
Profº Júlio Xavier_Aula2 40
Curva Relé B
Funções 50 e 51
Icc = 2200 A
Atuação do 50
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 10 00 2 3 4 5 7 100 00 2 3 4 5 7
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 10 00 2 3 4 5 7 100 00 2 3 4 5 7C U RR E N T (A )
SECONDS
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
10 00
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
10 00
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
TIM E -C U R RE N T C U R V E S @ V o l tage 69k V B y
Fo r A U LA N o.
C om m en t C UR V A RE LÉ B Da te
Fau l t I=2270 .4 A
1
1 . R E LE _A _50_51 IE C _E I TD =0 .1 00C TR =400 /5 Tap=3 .5A Ins t=1200A TP =0 .3333sI= 2 270 .4 A T= 0 .0 0s
Fau l t Des c rip tio n :3L G B us fau l t o n : C OP E N E I 69 . k V Fau l t Z=11 .00 Ohm
Profº Júlio Xavier_Aula2 41
Curvas Relés A e B
Funções 50 e 51
Icc = 2200 A
Atuação do 50 do relé B
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 10 00 2 3 4 5 7 100 00 2 3 4 5 7
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 10 00 2 3 4 5 7 100 00 2 3 4 5 7C U RR E N T (A )
SECONDS
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
10 00
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
10 00
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
TIM E -C U R RE N T C U R V E S @ V o l tage 69k V B y
Fo r A U LA N o.
C om m en t C U R V A S R E L É B e RE LÉ A Da te
Fau l t I=2270 .4 A
1
1 . R E LE _B _50_51 IE C _E I TD =0 .1 00C TR =400 /5 Tap=3 .5A Ins t=1200A TP =0 .3333sI= 2 270 .4 A T= 0 .0 0s
2
2 . R E LE _A _50_51 IE C _E I TD =0 .2 00C TR =400 /5 Tap=4 .5A Ins t=2800A TP =0 .6667sI= 2 270 .4 A T= 0 .4 1s
Fau l t Des c rip tio n :3L G B us fau l t o n : C OP E N E I 69 . k V Fau l t Z=11 .00 Ohm
Profº Júlio Xavier_Aula2 42
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7CURRENT (A)
SECONDS
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage By
For No.
Comment Date
Fault I=1094.3 A
1
1. FUSE_25K K-TIN-025KTotal clear.I= 1094.3A T= 0.03s
2
2. DJO_21V2_SEL351A_F SEL-IEC-EIC3 TD=0.050CTR=1000.0 Tap=0.34A Inst=2000A TP=0.1667sI= 1094.3A T= 0.43s
3
3. DJO_21T1_SEL3516_F SEL-IEC-SIC1 TD=0.200CTR=1000.0 Tap=0.4A No inst. TP=0.8559sI= 1091.0A T= 1.38s
4
4. fuse69_65ES GET-2762-065Minimum melt.I= 218.2A T= 9.22s
Fault Description:3LG Bus fault on: DJO_01V2 13.8 kV
Coordenação de Fase
Diagrama Unifilar de Proteção
51N51
50 51
50N51N
Fus rede
Fus trafo
Profº Júlio Xavier_Aula2 43
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7CURRENT (A)
SECONDS
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage By
For No.
Comment Date
Fault I=1049.1 A
1
1. FUSE_25K K-TIN-025KTotal clear.I= 1049.1A T= 0.03s
2 2. DJO_21V2_SEL351A_N SEL-IEC-VIC2 TD=0.300CTR=1000.0 Tap=0.1A Inst=500A TP=1.0125sI= 1049.1A T= 0.00s
3
3. DJO_21T1_3516_51NT SEL-I-U2 TD=10.000CTR=1000.0 Tap=0.1A No inst. TP=4.2792sI= 1051.9A T= 2.34s
4
4. DJO_21T1_SEL3516_N SEL-IEC-VIC2 TD=1.000CTR=1000.0 Tap=0.1A No inst. TP=3.375sI= 1051.9A T= 1.42s
5. fuse69_65ES GET-2762-065Minimum melt.I= 120.6A T=9999s
Fault Description:1LG Bus fault on: DJO_01V2 13.8 kV
Coordenação de Neutro
Diagrama Unifilar de Proteção
51N51
50 51
50N51N
51N
Profº Júlio Xavier_Aula2 44
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7CURRENT (A)
SECONDS
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage By
For No.
Comment Date
1
1. FUS_15K K-TIN-015KMinimum melt.
2
2. RDP_29C2_SEL351A_51N SEL-IEC-EIC3 TD=0.400CTR=240.0 Tap=0.1A Inst=60A TP=1.3333s
Proteção de Alimentador
Instantâneo testando a rede
51N51
50 51
50N51N
Profº Júlio Xavier_Aula2 45
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7CURRENT (A)
SECONDS
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
.01
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.05
.07
.1
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.3
.4
.5
.7
1
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage By
For No.
Comment Date
1
1. FUS_15K K-TIN-015KMinimum melt.
2
2. RDP_29C2_SEL351A_51N SEL-IEC-EIC3 TD=0.400CTR=240.0 Tap=0.1A No inst. TP=1.3333s
Proteção de Alimentador
Instantâneo desativado na segunda abertura
51N51
50 51
50N51N
Profº Júlio Xavier_Aula2 46
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7CURRENT (A)
SECONDS
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
2
3
4
5
7
10
20
30
40
50
70
100
200
300
400
500
700
1000
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
.01
.02
.03
.04
.05
.07
.1
.2
.3
.4
.5
.7
1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage By
For No.
Comment Date
Fault I=1394.5 A
1
1. FUS_15K K-TIN-015KMinimum melt.I= 1394.5A T= 0.01s
2
2. RDP_29C2_SEL351A_51N SEL-IEC-EIC3 TD=0.400CTR=240.0 Tap=0.1A Inst=400A TP=1.3333sI= 1394.6A T= 0.01s
Fault Description:1LG Bus fault on: C2C3C4 34.5 kV
Proteção de Alimentadores
Instantâneo apenas para faltas próximas à SE
51N51
50 51
50N51N
Profº Júlio Xavier_Aula2 47
10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7
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SECONDS
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1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage ByFor No.
Comment Date
Fault I=1394.5 A
1
1. FUS_15K K-TIN-015KMinimum melt.I= 1394.5A T= 0.01s
2
2. RDP_29C2_SEL351A_51N SEL-IEC-EIC3 TD=0.400CTR=240.0 Tap=0.1A Inst=400A TP=1.3333sI= 1394.6A T= 0.01s
Fault Description:1LG Bus fault on: C2C3C4 34.5 kV
Proteção de Alimentadores
Instantâneo apenas para faltas próximas à SE
51N51
50 51
50N51N
Profº Júlio Xavier_Aula2 48
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SECONDS
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1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage By
For No.
Comment Date
DISJ. TRANSF. COMO ALIM
1
1. CIU_11D2_ALIM_51F SEL-IEC-EIC3 TD=0.150CTR=160.0 Tap=4.A Inst=1560A TP=0.5s
2
2. CIU_11T3_SEL351S-51F SEL-IEC-SIC1 TD=0.150CTR=240.0 Tap=6.A No inst. TP=0.642s
Disjuntor Geral 13,8kVCoordenação com os alimentadores
Curva vermelha -disjuntor do alimentador
50/51
Curva azul - disjuntor geral da SE
51
Profº Júlio Xavier_Aula2 49
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1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage By
For No.
Comment Date
DISJ. TRANSF. COMO ALIM
1
1. CIU_11D2_ALIM_51F SEL-IEC-EIC3 TD=0.150CTR=160.0 Tap=4.A Inst=1560A TP=0.5s
2
2. CIU_11T3_SEL351S-51F SEL-IEC-SIC1 TD=0.150CTR=240.0 Tap=6.A No inst. TP=0.642s
Disjuntor de transferênciaAjustes Grupo 1 - Relé Digital
Disjuntor de transferência (curva vermelha ) substituindo disjuntor do alimentador
Curva azul - disjuntor geral da SE
Profº Júlio Xavier_Aula2 50
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10 2 3 4 5 7 100 2 3 4 5 7 1000 2 3 4 5 7 10000 2 3 4 5 7CURRENT (A)
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1
TIME-CURRENT CURVES @ Voltage By
For No.
Comment Date
1
1. CIU_11D2_GERAL_51F SEL-VI-U3 TD=3.500CTR=160.0 Tap=5.A No inst. TP=0.9029s
2
2. CIU_21W1_SEL351A_51F SEL-IEC-EIC3 TD=0.100CTR=120.0 Tap=5.A Inst=1560A TP=0.3333s
Disjuntor de transferênciaAjustes Grupo 2 - Relé Digital
Disjuntor de transferência substituindo disjuntor geral da SE ( curva vermelha)
Curva Azul - disjuntor do alimentador
Profº Júlio Xavier_Aula2 51
Tipos de Seletividade
• Discriminação por direção - 67 e 67N
4625A
50
51
50
51
51
51
SE BSE A
50
51
Atuação indevida
Profº Júlio Xavier_Aula2 52
Tipos de Seletividade
• Discriminação por direção - 67 e 67N
4625A
50
50
51
50
51
51
5167
SE BSE A
0,3s
0,3s
0,7s
0,7s
50
51
Profº Júlio Xavier_Aula2 53
Tipos de Seletividade
• Discriminação por zona - 87 (diferencial)
Equip.
87
I1 I2
Se I2 = I1 o 87 não atua
Se I2 # I1 o 87 atua
Profº Júlio Xavier_Aula2 54
Tipos de Seletividade
• Discriminação por zona - 87 (diferencial)
Equip.
87
I1 I2
I2 = I1 o 87 não atua
Profº Júlio Xavier_Aula2 55
Tipos de Seletividade
• Discriminação por zona - 87 (diferencial)
Equip.
87
I1 I2
I2 = I1 o 87 atua
Profº Júlio Xavier_Aula2 56
Tipos de Seletividade
• Discriminação por zona - 87 (diferencial)
Equip.
87
I2 = I1 o 87 atua
Zona de atuação
Profº Júlio Xavier_Aula2 57
Tipos de Seletividade
• Discriminação por zona e tempo - 21 Relé de distancia - mede a impedância do circuito
21
21 - 1 inst.
21 - 2 T2
80%
120%
Z = V / I
Profº Júlio Xavier_Aula2 58
Tipos de Seletividade
• Discriminação por zona e tempo - 21 Relé de distancia - mede a impedância do circuito
21
21 - 1 inst.
21 - 2 T2
80%
120%
Z = V / I
Profº Júlio Xavier_Aula2 59
Tipos de Seletividade
• Discriminação por zona e tempo - 21 Relé de distancia - mede a impedância do circuito
21
21 - 1 inst.
21 - 2 T2
80%
120%
Z = V / I
Profº Júlio Xavier_Aula2 60
Localizador de falta - LOC
Mede a impedância do circuito até a falta e compara com a impedância da linha
R
Distancia
Z = V / I
D = Z / ZLT x LL
LL - comp. da linha
Profº Júlio Xavier_Aula2 61
Localizador de falta - LOC
Principais fatores que induzem erros na localização de defeito:
• Circuito não homogêneo
• Resistência de falta
Profº Júlio Xavier_Aula2 62
Localizador de falta - LOC
Principais dificuldades para habilitar localização de defeito em alimentadores de distribuição:
• Cadastro de dados
• Circuito não homogêneo
• Derivações
• Transferências