Relé Diferencial Percentual

Definição: Um relé diferencial percentual é definido como um tipo de relé que funciona com base na diferença de fase entre duas ou mais grandezas elétricas semelhantes. Representa uma forma avançada de relé de proteção diferencial. A única distinção entre ele e outros relés diferenciais está na presença de uma bobina de restrição. O relé diferencial percentual incorpora uma bobina de restrição precisamente para abordar problemas decorrentes de discrepâncias na razão de corrente ao lidar com correntes de curto-circuito externo de grande magnitude.

O sistema diferencial percentual apresenta uma bobina de restrição conectada no fio piloto, conforme ilustrado na figura abaixo. As correntes induzidas em ambos os transformadores de corrente (TCs) fluem através desta bobina de restrição. Enquanto isso, a bobina operacional é posicionada no ponto médio da bobina de restrição.

A bobina de restrição controla a característica sensível do relé. Serve para evitar que o transformador dispare indesejavelmente devido a correntes desequilibradas. Além disso, a bobina de restrição atenua harmônicos presentes na corrente de inrush.

Princípio de Funcionamento do Relé Diferencial Percentual

O torque gerado pela bobina de restrição age para impedir o fechamento do circuito de disparo, enquanto o torque da bobina operacional tenta fechar os contatos do circuito de disparo. Em condições normais de operação e durante cenários de carga de passagem, o torque produzido pela bobina de restrição supera o da bobina operacional. Consequentemente, o relé permanece em estado não operativo.

Quando ocorre um defeito interno, o torque operacional supera o torque de restrição. Neste ponto, os contatos do circuito de disparo se fecham, abrindo o disjuntor. O torque de restrição pode ser ajustado alterando o número de espiras da bobina de restrição.

Devido à influência da bobina de restrição, a corrente diferencial necessária para a operação deste relé é uma quantidade variável. A corrente diferencial na bobina operacional é proporcional a (I1 - I2). Como a corrente operacional está conectada ao ponto médio da bobina de restrição, a corrente na bobina de restrição é proporcional a (I1 + I2)/2. Durante defeitos externos, tanto I1 quanto I2 aumentam, levando a um aumento no torque de restrição. Isso efetivamente impede o mal funcionamento do relé.

Característica Operacional do Relé Diferencial Percentual

A característica operacional do relé diferencial percentual é ilustrada na figura abaixo. O gráfico demonstra claramente que a razão entre a corrente operacional e a corrente de restrição permanece em um percentual fixo. Este tipo de relé também é conhecido como relé diferencial viciado. A razão é que a bobina de restrição é frequentemente referida como bobina de viés, pois gera fluxo magnético adicional, influenciando a operação do relé.

Tipos de Relé Diferencial Percentual

O relé diferencial percentual é principalmente categorizado em dois tipos, a saber:

• A aplicação do relé diferencial percentual em um sistema de três terminais.

• O relé diferencial viciado de indução.

Estes relés são utilizados para a proteção de diversos componentes elétricos, como geradores, transformadores, alimentadores, linhas de transmissão, e assim por diante.

1. Aplicação em Sistema de Três Terminais

Este tipo de relé diferencial percentual pode ser utilizado para elementos elétricos com mais de dois terminais. Em uma configuração de três terminais, cada terminal está associado a uma bobina com o mesmo número de espiras. Os torques gerados por essas bobinas agem independentemente umas das outras e são combinados aritmeticamente.

A característica de inclinação percentual do relé varia de acordo com a distribuição de corrente entre as bobinas de restrição. Estes relés são projetados para operar instantaneamente ou em alta velocidade, permitindo uma resposta rápida a condições anormais.

2. Relé Diferencial Viciado de Indução

O relé diferencial viciado de indução apresenta um disco pivotante que se move nos espaços aéreos de dois eletroímãs. Um anel de cobre está anexado a uma parte de cada polo, e este anel tem a capacidade de se mover em direção, dentro ou fora do polo. Esta disposição mecânica desempenha um papel crucial na operação do relé, permitindo-lhe detectar diferenças nas grandezas elétricas e acionar medidas protetoras quando necessário.

O disco está sujeito a dois torques distintos: um gerado pelo elemento operacional e outro pelo elemento de restrição. Quando os anéis de sombreamento de ambos os elementos estão posicionados identicamente, o torque de restrição atuando no anel torna-se zero. No entanto, quando o anel de sombreamento do elemento de restrição é deslocado mais profundamente no núcleo de ferro, o torque exercido pelo elemento de restrição supera o torque operacional.