Explique a razão de relés do tipo impedância não serem indicados para proteção de linhas de transmissão em sistemas em anel. Apresente uma solução.

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que relés de impedância (distância) não são adequados para proteger linhas de transmissão quando estas formam um sistema em anel e, em seguida, propor uma solução. O conteúdo envolve teoria de relés de distância, alimentação de falhas em anel e técnicas de seletividade.

Passo 2

Relembremos como funciona um relé de impedância de fase: ele mede a relação
Z = \frac{V}{I}
onde V é a tensão no ponto de instalação e I a corrente de falta. Com base em faixas de Z, são definidas zonas de atuação (zona 1, zona 2, zona 3) que cobrem o trecho até uma certa porcentagem da linha ou da linha vizinha, sem distinguir de qual lado a falta está sendo alimentada.

Passo 3

Num sistema em anel, cada trecho da linha pode ser alimentado de duas subestações diferentes. Suponha uma falta em um ponto F do anel: correntes de falta chegam por ambos os lados, alterando os valores de V e I em cada extremidade do relé.

Passo 4

Devido à alimentação dupla, o relé de impedância pode:
  • Subalcancar (não detectar) se a corrente de um lado dominar demais, fazendo Z calculado maior que o real.
  • Sobrealcancar (disparar incorretamente) quando a corrente reversa combinada reduz Z a um valor dentro da zona de outro trecho do anel.
    Isso quebra a seletividade, pois o relé não sabe se a corrente vem no sentido “normal” ou “inverso” do seu raio de proteção.

Passo 5

Para resolver, é necessário inserir um elemento direcional que discrimine o sentido da falta antes de autorizar a atuação por impedância. Duas soluções típicas são:
1. Relé de distância direcional: acrescenta um detector de fase (por exemplo, baseado em tensão homopolar \text{V}_0 ou potência ativa) para só atuar se o sentido for “para frente” na linha protegida.
2. Proteção diferencial de linha ( 87L): utiliza comunicação entre as duas extremidades e compara as correntes de envio e retorno, só disparando se houver desequilíbrio, independente de alimentação múltipla.

Resposta

Relés de impedância puros falham em anéis porque a alimentação bidirecional das faltas causa sub-/sobre-alcance e perda de seletividade. A solução é usar relés de distância com elemento direcional ou adotar proteção diferencial de linha 87L com canal de comunicação, garantindo que a atuação ocorra somente para faltas no trecho protegido e no sentido correto.

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