Teste da Função Sobrecorrente Temporizada (ANSI 51)

Quando ocorre uma falta no sistema elétrico, a corrente de falta é, quase sempre, maior que a corrente de operação antes da falta, em qualquer elemento do sistema. Assim, o emprego da leitura da amplitude do valor da corrente como indicadora de faltas constitui um método de proteção bastante simples e eficiente. Os relés de sobrecorrente podem ser usados para proteger praticamente qualquer componente de uma instalação elétrica. Estes relés respondem segundo o valor da grandeza de entrada, ou seja, os relés de sobrecorrente respondem às mudanças na amplitude da corrente de entrada.
A figura 01 mostra um exemplo de curvas (tempo x corrente) de atuação do relé. Quanto maior a corrente, ou seja, pior a condição de falha, o relé atuará em um tempo menor.


Fig. 01 – Curvas tempo inverso – Configuração IEC Extremamente Inversa.

Nesta aplicação veremos como constatar que uma característica de proteção de sobrecorrente temporizada (ANSI 51) atende a uma determinada condição de operação. Atualmente, com o uso de relés digitais multifuncionais, também chamados de IED (Dispositivos Eletrônicos Inteligentes), o testador deve ter conhecimento não só da filosofia de proteção, mas também dos softwares de comunicação dos relés digitais. Deve também dominar as ferramentas e softwares dos sistemas de teste, popularmente chamados de caixas ou malas de teste, que irá utilizar.
Para testar esta função de proteção é necessário configurar o sistema de teste. Isto corresponde a obter da parametrização do relé, a configurar essa parametrização no software do sistema de teste, a determinar dos pontos de teste e análise dos resultados. Neste exemplo será utilizado um IED MiCOM P123 e uma mala de teste OMICRON CMC356.


1º Passo: Obter Informações da Função em Teste do Relé

Deve-se conhecer o algoritmo da função de proteção em teste para determinar sua lógica e a nomenclatura das variáveis utilizadas. Uma boa maneira de realizar este estudo é usar os diagramas de blocos, presentes em grande parte dos manuais destes equipamentos.


Fig. 02 – Diagrama de Blocos da Função Sobrecorrente (51) do IED MiCOM P123.

2º Passo: Obter a Parametrização da Função

Para o teste de uma função, o testador deve conhecer a ordem de ajuste ou parametrização da função. São os valores e parâmetros que determinarão a atuação da proteção. Utilizando o Software do fabricante, deve-se realizar a comunicação com o relé e extrair a sua parametrização ou apenas a consultar. Além dos valores parametrizados, devem-se obter informações sobre a designação de operação da função, ou seja, em qual relé de saída do IED encontra-se a operação da função.



Fig. 03 – Parametrização da Função Sobrecorrente (51) do IED MiCOM P123 utilizando o software do fabricante do IED.

3º Passo: Definição das Características do Relé no Software de Teste

Existem várias ferramentas de teste no mercado. Neste caso utilizaremos o software automático de teste Overcurrent, da Omicron, especializado para teste da função sobrecorrente. Não necessitamos realizar nenhum cálculo ou programação, basta apenas informar com os dados da parametrização do relé.
Na figura 04 temos:
A) Adição do elemento a ser testado
B) Escolha da curva parametrizada no relé
C) Valor da corrente de Pick-up (corrente de operação)
D) Valor do Índice de Tempo (Time Dial)
E) Visualização da Curva


Fig. 04 – Entrada de dados da parametrização da Função Sobrecorrente (51) do IED MiCOM P123 no software da mala de teste.

4º Passo: Definição das Conexões de Hardware para o Teste

Neste passo são realizadas as conexões necessárias para o teste. Consiste na definição das saídas analógicas (tensões e/ou correntes) e entradas binárias do sistema de teste. A figura 05 mostra o esquema de conexões e a figura 6 mostra a configuração das saídas de corrente no software da mala de teste. Observe que neste caso serão usadas apenas as saídas de corrente.


Fig. 05 – Esquema das conexões entre o IED MiCOM P123 e a mala de teste CMC356 (Omicron).


Fig. 06 – Configuração das saídas de corrente no software da mala de teste CMC356 (Omicron) – configuração de 3 correntes 64 A com 860 VA.

5º Passo: Definição dos Pontos de Teste e Filosofia de Avaliação

Nesta etapa são definidos os pontos de teste sobre a curva configurada no passo anterior. A figura 07 mostra a tela de teste do software Overcurrent, da Omicron, com a curva parametrizada e os pontos escolhidos e o teste sendo executado. Pode-se observar que o software calcula automaticamente os valores a serem injetados no relé e mede sua atuação, comparando com os valores esperados. Os pontos de teste são avaliados e os resultados são mostrados graficamente sobre a curva.


Fig. 07 – Tela do software Overcurrent, Omicron, com o teste sendo executado

6º Passo: Geração do Relatório.

Após o término do teste, um relatório detalhado é gerado automaticamente. Esse relatório pode ser configurado e exportado em formato RTF, possibilitando a leitura e edição do relatório no software Microsoft Word. Todas as ações anteriores, como registro da parametrização do relé, configuração da fiação utilizada, valores esperados, resultados do teste e avaliações, são registrados, conforme mostra a figura 08.


Fig. 08 – Geração do Relatório

Marcelo Paulino

PS1: Texto publicado na seção Passo a Passo da revista O Setor Elétrico, edição de janeiro de 2011.

PS2: Gostaria de agradecer o Eng. Guilherme Penariol, co-autor deste trabalho.