Em infraestruturas críticas como sistemas de distribuição de Alta Tensão (AT) nas classes de 138 kV e 69 kV, a proteção de sistemas elétricos de alta tensão assume um papel fundamental. Não se trata apenas de manter a operação, mas de salvaguardar vidas, ativos e a qualidade do fornecimento de energia. A Especificação Técnica “Fornecimento de Energia Elétrica em Alta Tensão – 138-69 kV” (CNC OMBR MAT 19 0407 EDBR) da Enel estabelece um conjunto detalhado de requisitos e condições para instalações de consumidores conectadas a esses níveis de tensão, com ênfase clara na robustez e eficácia dos sistemas de proteção.
Para engenheiros, gestores técnicos e especialistas em proteção, compreender profundamente essas exigências normativas é o primeiro passo para garantir a conformidade e a excelência operacional. A Bohnen+Messtek, com sua expertise em equipamentos de calibração e ensaios para o setor elétrico, reconhece a criticidade da proteção de sistemas elétricos de alta tensão e oferece soluções que suportam a validação e a manutenção desses complexos sistemas.
A Evolução das Campanhas de Medição de Qualidade de Energia no Brasil
A Natureza e o Propósito da Proteção em AT
A proteção de sistemas elétricos de alta tensão visa mitigar os efeitos de eventos anormais, como sobrecargas, curtos-circuitos e sobretensões. Ao detectar uma condição de falha, o sistema de proteção deve atuar rapidamente e, crucialmente, de forma seletiva, isolando apenas o trecho defeituoso. Isso preserva a maior parte do sistema, minimiza o impacto sobre outros consumidores e limita os danos aos equipamentos afetados.
Conforme destacado em CNC OMBR MAT 19 0407 EDBR Fornecimento de Energia Eltrica em Alta Tenso 138 69 kV, Seção 7.8.1:
“Os equipamentos de proteção são destinados a detectar condições anormais de serviço, tais como sobrecarga, curto-circuito e sobretensão e desligar a parte defeituosa, a fim de limitar possíveis danos e assegurar ao máximo a continuidade de serviço. Com esse objetivo, o sistema deve ser estudado de tal forma que somente devem operar os equipamentos de proteção ligados diretamente ao elemento defeituoso.”
Para alcançar a velocidade e a seletividade necessárias, a especificação da Enel preconiza a utilização de relés microprocessados (digitais) que permitem configurar funções e ajustes de forma independente. A coordenação adequada desses relés ao longo do sistema é um requisito de projeto essencial.
Medidores Multifuncionais: Como o Sonel MPI-535 Revoluciona as Medições Elétricas
Equipamentos de Segurança Essenciais: Para-raios e Proteção contra Surtos
Antes de abordar as proteções funcionais, é vital considerar a linha de defesa primária contra sobretensões transitórias: os para-raios. Descargas atmosféricas e manobras na rede podem gerar surtos de tensão perigosos que, sem a devida proteção, podem destruir equipamentos em nanossegundos.
A norma da Enel detalha a instalação desses dispositivos em CNC OMBR MAT 19 0407 EDBR Fornecimento de Energia Eltrica em Alta Tenso 138 69 kV, Seção 7.8.2:
- Para-raios: É exigida a instalação de um para-raios por fase, com critérios de localização específicos para ramais aéreos e subterrâneos/mistos. A distância entre o conjunto de para-raios e o transformador de potência não deve exceder 15 metros.
- Hastes Para-raios: Complementam a proteção contra descargas diretas, posicionadas no topo das estruturas para garantir uma zona de proteção (ângulo de 30º) sobre barramentos e equipamentos.
A eficácia desses sistemas de proteção contra surtos depende fundamentalmente de um sistema de aterramento de baixa impedância e alta capacidade de escoamento. A Seção 7.9 (Aterramento) da norma dedica-se extensivamente aos requisitos da malha de terra da subestação e ao aterramento específico dos para-raios, incluindo detalhes sobre materiais, conexões e a necessidade de apresentar o cálculo das tensões de passo e toque.
Aviso importante sobre boletos falsos em nome da Bohnen+Messtek
Relés de Proteção: Funções Críticas no Disjuntor de Entrada AT
O disjuntor de entrada (145 kV ou 72,5 kV) é o ponto de transição entre a rede da distribuidora e a instalação do consumidor. Sua proteção é crítica e a especificação lista as funções mínimas implementadas por relés neste ponto (CNC OMBR MAT 19 0407 EDBR Fornecimento de Energia Eltrica em Alta Tenso 138 69 kV, Seção 7.8.3.1.1):
- Sobrecorrente de Fase (50/51): Proteção básica contra faltas entre fases. A função 50 (instantânea) atua rapidamente para faltas próximas, enquanto a 51 (temporizada) permite a coordenação com proteções a jusante.
- Sobrecorrente de Neutro (50/51N): Essencial para sistemas com neutro aterrado, detecta correntes de falta fase-terra.
- Subtensão Temporizada (27): Monitora a tensão de fornecimento e atua em quedas prolongadas, protegendo equipamentos sensíveis e indicando problemas no suprimento.
- Relação Corrente de Sequência Negativa/Positiva (46): Protege contra desequilíbrios de corrente, comuns em faltas assimétricas, prevenindo sobreaquecimento em máquinas rotativas.
- Falha de Disjuntor (50 BF): Uma proteção de retaguarda inteligente que atua em disjuntores adjacentes ou a montante caso o disjuntor de entrada receba um comando para abrir mas não interrompa a corrente.
Analisador de Qualidade de Energia: Como Garantir a Eficiência do Sistema Elétrico
Para sistemas mais complexos ou com alimentação dupla (como nas conexões LILO e Radial Dupla, descritas na Seção 7.4), a norma exige funções direcionais e de seletividade avançada, como:
- Sobrecorrente Direcional de Fase (67) e Neutro (67N): Essenciais em redes mallhadas ou com múltiplas fontes, estas funções determinam a direção do fluxo de corrente de falta.
- Diferencial de Linha (87L): Proteção rápida e seletiva para faltas na linha de transmissão, comparando correntes nas extremidades.
- Distância (21): Estima a localização da falta baseada na impedância da linha, utilizada para proteção de linhas mais longas.
- Teleproteção: Sistemas de comunicação entre relés nas extremidades de um trecho para acelerar e otimizar a atuação das proteções 87L ou 21.
Qualidade de Energia Elétrica: Requisitos Técnicos e Melhores Práticas de Medição
Proteção do Ativo Crítico: O Transformador de Potência
O transformador de potência é o coração da subestação do consumidor, e sua proteção demanda atenção especial. A norma da Enel sugere um conjunto robusto de funções, tanto elétricas quanto intrínsecas ao equipamento (CNC OMBR MAT 19 0407 EDBR Fornecimento de Energia Eltrica em Alta Tenso 138 69 kV, Seção 7.8.3.1.2):
- Função Diferencial (87): A proteção primária e mais eficaz contra faltas internas no transformador. Compara correntes nos enrolamentos primário e secundário (ajustadas pela relação de transformação e tipo de ligação – DYN1 conforme Tabela 3).
- Sobrecorrente (50/51, 51G): Atuam como retaguarda para faltas internas e primárias para faltas externas a jusante. A 51G (sobrecorrente de terra no neutro) é importante para detecção de faltas fase-terra no lado secundário.
- Falha de Disjuntor (BF): Garante o isolamento do transformador caso seu disjuntor principal falhe.
As proteções intrínsecas monitoram as condições internas do transformador:
- Relé de Gás (63) e Sobrepressão (63A): Detectam problemas no óleo isolante e no tanque.
- Relé Térmico do Enrolamento (49) e Detector de Temperatura do Óleo (26): Monitoram as temperaturas para proteção contra sobrecargas.
- Relé de Nível de Óleo (71): Alerta para baixo nível de óleo.
- Relé de Fluxo de Óleo do Comutador (80): Monitora o comutador de derivação sob carga.
eMOB I-200.1 DC: A Solução para Testes Precisos em Estações de Carregamento DC
Proteção em Média Tensão e a Necessidade de Coordenação
Embora em MT, os disjuntores no lado secundário do transformador e nas saídas dos alimentadores também exigem proteção. A norma sugere funções como sobrecorrente (50/51, 50/51N), desequilíbrio (I2/I1), religamento (79), falha de disjuntor (BF), subfrequência (81), transferência de disparo (43) e seletividade lógica (CNC OMBR MAT 19 0407 EDBR Fornecimento de Energia Eltrica em Alta Tenso 138 69 kV, Seção 7.8.3.2.1).
A existência de proteções tanto em AT quanto em MT na instalação do consumidor reforça um ponto crucial mencionado na Seção 7.11.2 da especificação: a necessidade de um Estudo de Coordenação e Seletividade das Proteções. Este estudo é fundamental para garantir que a proteção do consumidor esteja coordenada com a da distribuidora, evitando desligamentos desnecessários na rede de AT da Enel e garantindo que a proteção mais próxima da falha atue primeiro.
Recordes e Feitos Revolucionários no Setor Elétrico de Alta Tensão
O Elo Crítico: Ensaios e Calibração na Proteção de Sistemas Elétricos de Alta Tensão
A complexidade das funções de proteção e a criticidade da proteção de sistemas elétricos de alta tensão tornam os ensaios e a calibração de equipamentos um pilar indispensável. Um estudo de coordenação perfeito no papel não garante a performance em campo se os relés não estiverem configurados corretamente, se os TCs e TPs apresentarem erros ou se os disjuntores não atuarem no tempo especificado.
A especificação da Enel, especialmente nas seções 7.7 (Medição) e 7.11 (Projeto), implica a necessidade de verificar a conformidade e o desempenho dos equipamentos:
- Os Transformadores de Instrumentos (TCs e TPs) para medição e proteção devem atender a classes de exatidão rigorosas (0,2 ou 0,2S para clientes livres). A Seção 7.7.3 detalha requisitos para sua instalação e interligação.
- O comissionamento da medição (Seção 7.7.4) envolve verificações como polaridade de TIs, fiação, programação de medidores e estudo vetorial – etapas que, para serem realizadas com precisão, requerem equipamentos de ensaio e calibração de alta qualidade.
- O relatório de comissionamento da malha de terra (Seção 7.9.2) exige a medição do valor de resistência e o cálculo das tensões de passo e toque, o que demanda equipamentos específicos.
- O estudo de coordenação e seletividade das proteções (Seção 7.11.2) é validado em campo através de ensaios que simulam faltas e verificam a atuação dos relés.
É neste ponto que a expertise e o portfólio da Bohnen+Messtek se conectam diretamente com as necessidades dos profissionais que atuam na proteção de sistemas elétricos de alta tensão. Oferecemos equipamentos de ponta para:
- Ensaio e calibração de relés de proteção: Simulando com precisão as condições de falta para verificar a correta operação e ajuste das funções (50/51, 87, 21, etc.).
- Ensaio em TCs e TPs: Validando a relação de transformação, a exatidão e a curva de saturação (crucial para relés de sobrecorrente), garantindo que forneçam sinais corretos para relés e medidores.
- Medição de resistência de aterramento: Verificando a conformidade da malha de terra, essencial para a segurança e a eficácia das proteções fase-terra e contra surtos.
- Ensaios em disjuntores: Medição de tempos de operação, resistência de contato, garantindo que o elemento de manobra atue conforme o projeto.
Garantir a excelência na proteção de sistemas elétricos de alta tensão exige não apenas a aplicação correta das normas, como a CNC OMBR MAT 19 0407 EDBR da Enel, mas também a validação do desempenho dos equipamentos instalados. Os ensaios e a calibração são, portanto, investimentos essenciais na confiabilidade, segurança e longevidade das instalações de AT.
Analisador de Qualidade de Energia PQM-700: Precisão e Confiabilidade nas Medições Elétricas
A Especificação Técnica CNC OMBR MAT 19 0407 EDBR da Enel fornece um mapa claro dos requisitos para a proteção de sistemas elétricos de alta tensão em 138/69 kV. Ela detalha as funções críticas de relés, a necessidade de equipamentos de segurança contra surtos e a importância da coordenação entre as diversas proteções. Para o profissional do setor, seguir rigidamente estes requisitos e, mais importante, validar sua implementação através de ensaios e calibração de alta precisão, é o caminho para garantir um sistema seguro, confiável e em conformidade.
A Bohnen+Messtek, com sua especialização e portfólio de equipamentos de ensaio e calibração, é a parceira ideal para auxiliar engenheiros e técnicos a atender e superar essas exigências. Investir em ferramentas de qualidade para validar a performance dos sistemas de proteção é investir na resiliência da sua infraestrutura elétrica e na segurança de sua operação.
Maximize a segurança e a confiabilidade da sua proteção de sistemas elétricos de alta tensão. Descubra como os equipamentos de ensaio e calibração da Bohnen+Messtek podem otimizar a instalação e manutenção dos seus relés, TCs, TPs e sistemas de aterramento, garantindo total conformidade com as normas mais rigorosas.
