Explique o princípio de funcionamento da proteção diferencial aplicada a geradores síncronos. Descreva como a proteção compara as correntes de entrada e saída do gerador.
Passo 1
O enunciado pede para entender o princípio de funcionamento da proteção diferencial em geradores síncronos, ou seja, explicar como essa proteção monitora e compara correntes de entrada e saída do gerador para detectar faltas internas. O conteúdo envolve teoria de transformadores de corrente (TC), cálculo de corrente diferencial e critérios de operação.
Passo 2
Em cada ponto de conexão do gerador (normalmente máquinas de 3 fases), instalam-se transformadores de corrente (TC) nos condutores de linha de entrada e de saída. Esses TC rebaixam as correntes reais do gerador para valores proporcionais que podem ser medidos e comparados pelos relés. É essencial que todos os TC tenham relação e polaridade corretas para que, em condições normais, as correntes secundárias se anulem.
Passo 3
O relé diferencial soma as correntes secundárias dos TC seguindo a convenção de sinal. Em regime saudável, a soma vetorial das correntes de entrada e saída do gerador é nula. Caso surja uma falta interna (por exemplo curto-circuito no enrolamento), essa igualdade se perde, gerando uma corrente diferencial não nula no relé.
Passo 4
Definimos a corrente diferencial
pela diferença entre a soma das correntes de um lado e do outro do gerador. Em bloco:
Em operação normal,
. Se
ultrapassar um valor de pick-up pré-ajustado, considera-se que há falta interna.
Passo 5
Para evitar ação indevida em casos de pequenas discrepâncias (erros dos TC, transitórios, magnetização do núcleo), aplica-se uma característica de restrição ou “bleed” (às vezes chamada curva percentual). Assim, o relé só dispara quando
excede uma zona de inércia definida por
, onde
é a corrente de entrada ou saída de referência e
é um percentual.
Passo 6
Quando a condição
é atendida, o relé emite o sinal de disparo de bandeiras, comandando a abertura dos disjuntores de proteção do gerador para isolar a máquina e minimizar danos.
Resposta
A proteção diferencial de geradores compara, via relé, as correntes medidas por TC na linha de entrada e na saída. Se a diferença (corrente diferencial) permanecer abaixo do limite de restrição, considera-se operação normal. Quando essa diferença ultrapassa o valor de pick-up, indicando falta interna, o relé dispara e o gerador é desconectado.