O que é Relé de Reatância?

Relé de Reatância

Um relé de reatância é um relé de alta velocidade composto por dois elementos: um elemento de sobrecorrente e um elemento direcional de corrente-tensão. O elemento de corrente gera torque positivo, enquanto o elemento direcional de corrente-tensão produz torque oposto ao do elemento de corrente, dependendo do ângulo de fase entre a corrente e a tensão.

O relé de reatância é um relé de sobrecorrente com limitação direcional. O elemento direcional é projetado para gerar torque negativo máximo quando sua corrente está atrasada em relação à sua tensão por 90º. Estruturas de copo indutivo ou duplo laço indutivo são ideais para acionar relés de distância do tipo reatância.

Construção do Relé de Reatância

Um relé de reatância típico usando uma estrutura de copo indutivo é mostrado na figura abaixo. Ele apresenta uma configuração de quatro polos com bobinas operacionais, bobinas polarizadoras e bobinas de restrição. O torque operacional é gerado pela interação de fluxos magnéticos de bobinas condutoras de corrente (ou seja, a interação de fluxos dos polos 2, 3 e 4), enquanto o torque de restrição é produzido pela interação de fluxos dos polos 1, 2 e 4.

No mecanismo operacional de um relé de reatância, o torque operacional é diretamente proporcional ao quadrado da corrente, indicando que as flutuações na corrente impactam significativamente a magnitude do torque. Por outro lado, o torque de restrição é proporcional ao produto de tensão e corrente, multiplicado por cos(Θ−90°), significando que ele é influenciado pela tensão, corrente e seu ângulo de fase.

Como ilustrado na figura, um circuito resistor-capacitor (RC) é empregado para ajustar e alcançar o ângulo de torque máximo desejado, aproveitando as características de impedância para controlar os deslocamentos de fase. Quando o efeito de controle é denotado como -k3, a equação de torque pode ser expressa explicitamente como uma relação de equilíbrio dinâmico entre os torques operacional e de restrição. Esta equação demonstra claramente as variações de torque do relé sob diferentes parâmetros elétricos, fornecendo suporte teórico crítico para análise de desempenho e otimização de design.

onde Θ é definido como positivo quando I fica atrás de V. No ponto de equilíbrio, o torque líquido é zero, e, portanto,

Na equação acima, o efeito de controle da mola é negligenciado devido ao seu impacto mínimo, ou seja, K3 = 0.

Característica Operacional do Relé de Reatância

Como mostrado na figura, a característica operacional de um relé de reatância aparece como uma linha vertical perpendicular ao eixo horizontal. Aqui, X representa o valor de reatância da linha protegida, e R é o componente de resistência. Essa característica indica que a operação do relé depende exclusivamente do componente de reatância, não sendo afetada por mudanças de resistência. A área abaixo da curva de característica operacional é a região de torque positivo (ou seja, a zona de operação do relé). Quando a impedância medida cai nesta região, o relé atua imediatamente, tornando esta característica particularmente adequada para a proteção de linhas curtas, pois evita efetivamente a interferência da resistência de transição e garante operação rápida e confiável.

Se τ na equação de torque não for 90º, obtém-se uma característica de linha reta não paralela ao eixo R, e tal relé é chamado de relé de impedância angular.

Este relé não pode distinguir falhas em sua própria seção ou nas seções adjacentes das linhas de transmissão. Sua unidade direcional difere da de relés de impedância, pois os volt-amperes reativos de restrição estão próximos de zero aqui. Portanto, requer uma unidade direcional inativa sob carga. Ideal para proteção contra falhas a terra, seu alcance permanece inalterado pela impedância da falha.