Princípio de Funcionamento e Tipos de Relés de Distância ou Relés de Impedância

Há um tipo de relé que funciona dependendo da distância do defeito na linha. Mais especificamente, o relé opera dependendo da impedância entre o ponto de defeito e o ponto onde o relé está instalado. Esses relés são conhecidos como relé de distância ou relé de impedância.

Princípio de Funcionamento do Relé de Distância ou Impedância

O princípio de funcionamento do relé de distância ou relé de impedância é muito simples. Há um elemento de tensão proveniente do transformador de potencial e um elemento de corrente alimentado pelo transformador de corrente do sistema. O torque desviante é produzido pela corrente secundária do TC e o torque restaurador é produzido pela tensão do transformador de potencial.

Em condições normais de operação, o torque restaurador é maior que o torque desviante. Portanto, o relé não opera. Mas em condições de falha, a corrente se torna bastante grande, enquanto a tensão diminui. Consequentemente, o torque desviante se torna maior que o torque restaurador e as partes dinâmicas do relé começam a se mover, fechando eventualmente o contato do relé. Portanto, claramente o princípio de funcionamento do relé de distância depende da razão entre a tensão e a corrente do sistema. Como a razão entre a tensão e a corrente é nada mais que a impedância, um relé de distância também é conhecido como relé de impedância.
A operação de tal relé depende do valor predeterminado da razão tensão-corrente. Esta razão é nada mais que a impedância. O relé só operará quando esta razão tensão-corrente se tornar menor que seu valor predeterminado. Portanto, pode-se dizer que o relé só operará quando a impedância da linha se tornar menor que a impedância predeterminada (tensão/corrente). Como a impedância de uma linha de transmissão é diretamente proporcional ao seu comprimento, pode-se concluir facilmente que um relé de distância só operará se a falha ocorrer dentro de uma distância ou comprimento predeterminado da linha.

Tipos de Relé de Distância ou Impedância

Existem principalmente dois tipos de relé de distância–

1. Relé de distância definida.

2. Relé de distância temporal.

Vamos discutir um por um.

Relé de Distância Definida

Este é simplesmente uma variedade de relé de balança. Aqui, uma viga é colocada horizontalmente e suportada por uma dobradiça no meio. Uma extremidade da viga é puxada para baixo pela força magnética da bobina de tensão, alimentada pelo transformador de potencial conectado à linha. A outra extremidade da viga é puxada para baixo pela força magnética da bobina de corrente, alimentada pelo transformador de corrente conectado em série com a linha. Devido ao torque produzido por essas duas forças descendentes, a viga permanece em uma posição de equilíbrio. O torque devido à bobina de tensão serve como torque restritivo, e o torque devido à bobina de corrente serve como torque desviante.

Em condições normais de operação, o torque restritivo é maior que o torque desviante. Portanto, os contatos deste relé de distância permanecem abertos. Quando ocorre qualquer falha no alimentador, na zona protegida, a tensão do alimentador diminui e, ao mesmo tempo, a corrente aumenta. A razão entre a tensão e a corrente, ou seja, a impedância, cai abaixo do valor pré-determinado. Nesta situação, a bobina de corrente puxa a viga com mais força do que a bobina de tensão, fazendo com que a viga incline para fechar os contatos do relé, e consequentemente, o disjuntor associado a este relé de impedância será acionado.

Relé de Impedância de Distância Temporal

Este relé ajusta automaticamente seu tempo de operação de acordo com a distância do relé do ponto de falha. O relé de impedância de distância temporal não será operado apenas dependendo da razão tensão-corrente, mas seu tempo de operação também depende do valor desta razão. Isso significa,

Construção do Relé de Impedância de Distância Temporal

O relé consiste principalmente em um elemento acionado por corrente, como um relé de sobrecorrente indutivo de dupla bobina. O eixo que carrega o disco deste elemento está conectado por meio de um acoplamento de mola espiral a um segundo eixo que carrega a peça de ponte dos contatos do relé. A ponte é normalmente mantida na posição aberta por um armadura presa contra a face do polo de um eletroímã excitado pela tensão do circuito a ser protegido.

Princípio de Operação do Relé de Impedância de Distância Temporal

Durante as condições normais de operação, a força de atração do armadura alimentado pelo TP é maior que a força gerada pelo elemento indutivo, portanto, os contatos do relé permanecem na posição aberta. Quando ocorre uma falha de curto-circuito na linha de transmissão, a corrente no elemento indutivo aumenta. Então, o elemento indutivo começa a girar. A velocidade de rotação do elemento indutivo depende do nível de falha, ou seja, da quantidade de corrente no elemento indutivo. À medida que a rotação do disco prossegue, o acoplamento de mola espiral é enrolado até que a tensão da mola seja suficiente para puxar o armadura longe da face do polo do ímã excitado pela tensão.

O ângulo pelo qual o disco viaja antes que o relé opere depende da tração do ímã excitado pela tensão. Quanto maior a tração, maior será a viagem do disco. A tração deste ímã depende da tensão da linha. Quanto maior a tensão da linha, maior será a tração, portanto, maior será a viagem do disco, ou seja, o tempo de operação é proporcional a V.
Além disso, a velocidade de rotação do elemento indutivo é aproximadamente proporcional à corrente neste elemento. Portanto, o tempo de operação é inversamente proporcional à corrente.

Portanto, o tempo de operação do relé,

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