Coordenação 50, 51 e 67: curvas, pickup e intervalo de seletividade

Coordenação separa sensibilidade, seletividade e velocidade

Pickup deve ficar acima da carga e de transitórios permitidos, mas abaixo da falta mínima que a função precisa detectar. Tempo deve permitir que o dispositivo mais próximo elimine a falta, mantendo retaguarda se ele falhar. Velocidade limita dano e estabilidade. Esses objetivos competem; coordenação é o estudo que mostra o compromisso, não uma sequência de valores típicos.

Função 50 é instantânea ou de tempo definido curto; 51 usa tempo inverso ou definido; 67 acrescenta direção. Fase e terra precisam de estudos separados porque carga, sequência zero, aterramento e correntes de falta são diferentes. Sempre declare base primária/secundária e relação de TC.

Dados de entrada determinam a curva possível

Reúna corrente máxima de carga normal e emergência, partida de motores, energização de transformador, cold load pickup, geração distribuída e correntes de curto mínimas/máximas por topologia. Inclua erros de TC, saturação, tolerâncias do relé e tempo do disjuntor. Um estudo de curto único não representa uma rede que muda.

Verifique também ampacidade de condutores, curvas de dano de transformadores/cabos, limites de fusíveis e capacidade de interrupção. A proteção deve detectar a falta sem ultrapassar limites térmicos. A curva tempo-corrente precisa mostrar simultaneamente operação e suportabilidade.

Pickup e dropout precisam de unidade e referência

Pickup pode ser informado em ampères secundários, primários, múltiplos de In ou porcentagem. Normalize antes de comparar. Escolha acima da carga máxima com margem para erro e abaixo do curto mínimo. Para terra sensível, considere desequilíbrio natural, erro residual dos TCs e correntes capacitivas.

Dropout e reset influenciam faltas intermitentes e curvas integradoras. Memória térmica ou eletromecânica pode acumular operação. IEC 60255-151 e documentação do relé definem comportamento e tolerâncias; não trate duas curvas com o mesmo nome como idênticas sem verificar equação.

Curvas inversas e time dial

Curvas inverse, very inverse e extremely inverse alteram como o tempo cai com múltiplos de pickup. IEEE C37.112 define equações padronizadas e tratamento para corrente variável; famílias IEC possuem outras constantes. O time dial ou TMS escala o tempo, mas não corrige pickup inadequado nem mudança de família.

Compare curvas no intervalo completo de falta, do mínimo ao máximo. Duas curvas podem ter margem em uma corrente e cruzar em outra. Use tolerância máxima do dispositivo a jusante e mínima do montante ao calcular o pior caso; linha nominal no software não basta.

Intervalo de seletividade é soma de incertezas

O intervalo precisa acomodar tempo de abertura e extinção do disjuntor a jusante, overtravel/reset quando aplicável, overshoot, tolerância de relés e TCs, comunicação/lógica e margem de segurança. Não existe um único intervalo universal. Relés digitais e disjuntores rápidos podem reduzir parcelas, mas só medição e dados garantidos justificam reduzir margem.

Calcule para várias correntes e topologias. Em seletividade lógica, o estágio a montante pode acelerar quando recebe informação válida, mas deve conservar tempo coordenado na perda do sinal. Documente tempo normal e degradado.

67 adiciona polarização e direção

Sobrecorrente direcional combina magnitude com decisão forward/reverse baseada em tensão, corrente de sequência ou memória. Ajuste de MTA/RCA, polarização e thresholds precisa corresponder ao fluxo de falta. Em sistemas com geração distribuída, direção pode separar contribuição local de falta a montante.

Teste tensão baixa, close-in fault, inversão de fluxo, conexão de TP e sequência de fases. Um 67 mal polarizado pode permanecer sensível em teste estático e errar na falta real. A coordenação deve considerar se o elemento direcional bloqueia ou apenas supervisiona 50/51.

Grupos de ajuste e mudanças de topologia

Uma rede pode exigir grupos para paralelismo, manutenção, geração conectada ou contingência. A lógica de seleção precisa conhecer posição de chaves e qualidade dos estados, evitar combinações inexistentes e alarmar divergência. Cada grupo necessita TCC e curto-circuito próprios; chamar um grupo de “emergência” não define a condição em que permanece seletivo.

Controle de mudança deve registrar estudo, arquivo, revisão, data, responsável e testes. Verifique settings as-left após download, porque interface de fabricante pode arredondar ou converter unidades. Alterações de TC, disjuntor, cabo, transformador ou GD são gatilhos para reestudo, mesmo que o relé não tenha sido tocado.

• Associar cada grupo a uma topologia válida e a estados de chave com qualidade conhecida.
• Impedir seleção automática quando existe discrepância de posição ou comunicação indisponível.
• Comparar pickup e tempos exportados com a TCC aprovada, incluindo conversão primário/secundário.
• Testar a transição entre grupos sem disparo, reset ou temporização residual inesperados.
• Recalcular coordenação quando curto-circuito, carga, GD ou tempo de disjuntor mudar.

Validação por injeção e curva medida

Injete pontos abaixo e acima do pickup, depois múltiplos distribuídos pela curva. Meça pickup, dropout e tempo, comparando com tolerância do fabricante. Para 67, varie ângulo e magnitude. Inclua entrada de bloqueio/permissivo quando integrada à seletividade lógica.

Registre configuração, firmware, relação de TC simulada, corrente aplicada, tempo esperado, medido e erro. Teste cadeia de trip até o disjuntor quando possível, pois tempo de saída e abertura fazem parte da coordenação. O relatório deve permitir recalcular o resultado.

Diagnóstico de atuação fora da coordenação

Quando o montante atua primeiro, confira corrente real, curvas vigentes, tempo do disjuntor a jusante, falha de trip, saturação de TC e estado de bloqueio. Quando ninguém atua, verifique curto mínimo, pickup, direção, topologia e qualidade de medição. Reproduza o ponto na TCC com settings exportados.

Não conclua “curva errada” antes de verificar se o equipamento a jusante realmente abriu. A proteção de retaguarda pode ter feito exatamente o projetado diante de breaker failure. Feche a causa cruzando SOE, oscilografia e registros do disjuntor.