Como a definição do ângulo de projeto afeta o ajuste e a operação do relé de sobrecorrente direcional?

Passo 1

O enunciado pede para entender como a escolha do ângulo de projeção (ou polarização) influencia o ajuste e a operação de um relé direcional de sobrecorrente. O conteúdo aqui é a teoria de relés direcionais, mais especificamente o uso do vetor de tensão ou de sequência zero/positiva para definir uma referência angular que determine o sentido de corrente de falta.

Passo 2

Um relé direcional de sobrecorrente funciona comparando a fase da corrente de falta I com a fase de uma tensão de polarização V_{\text{pol}}. A diferença de ângulo
\varphi = \arg(V_{\text{pol}}) \;-\;\arg(I)
é usada para decidir se o defeito está na frente (sentido de proteção) ou atrás (sentido oposto). O ângulo de projeção é justamente o valor de \varphi em que o relé considera o defeito no limite entre disparar ou não.

Passo 3

Na prática, define-se um ângulo de ajuste \alpha tal que o relé dispara somente quando
-\tfrac{A}{2} \;<\;\varphi\;<\;\tfrac{A}{2}
ou, em relés quadriláteros, dentro de uma banda angular centrada em \alpha. Ajustar \alpha significa girar essa “janela de disparo” em torno do vetor de polarização.

Passo 4

Se o ângulo de projeção for mal escolhido (por exemplo, \alpha distante do ângulo real da impedância de falta), dois problemas surgem simultaneamente:
1. Dependability fraca: o relé pode não disparar para faltas no trecho protegido porque \varphi cai fora da janela de disparo.
2. Security fraca: o relé pode disparar para faltas do lado contrário (retrocessão), pois a janela angular “cobre” opções de \varphi indesejadas.

Passo 5

Para acertar o ângulo de projeção, considera-se:
\bullet A impedância de linha Z = R + jX, cujo ângulo \theta = \arctan(X/R) aproxima a fase real do defeito;
\bullet O ângulo de carga normal ou o deslocamento de tensão na barra;
\bullet O tipo de polarização (tensão simples, sequência zero, sequência positiva).
Assim, escolhe-se \alpha\approx\theta\pm compensações, garantindo que na região de falta frontal \varphi entre na banda de disparo e que na região oposta fique fora dela.

Passo 6

Resumo dos efeitos práticos:
  • Aumentando \alpha: a região de atuação gira no sentido horário no diagrama fasorial, deslocando a zona sensível para outros defeitos.
  • Diminuindo \alpha: gira em sentido anti-horário, com efeito análogo.
  • Se \alpha é igual ao ângulo de impedância de falta, maximiza-se a dependability e preserva-se a security no limite mais apertado.

Resposta

A definição do ângulo de projeção ( \alpha) determina exatamente onde, no diagrama fasorial de \varphi=\arg(V_{\text{pol}})-\arg(I), o relé reconhece uma corrente de falta como “frontal”. Um \alpha bem escolhido alinha a janela de disparo com o ângulo de impedância de falta, garantindo que o relé seja confiável (dispare sempre em faltas à frente) e seguro (não dispare em faltas atrás). Se \alpha estiver desalinhado, o relé pode falhar em atuar quando deve ou atuar indevidamente para defeitos no sentido oposto.

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