Simulador Interativo: Relé de Distância (ANSI 21) & Malha de Aterramento (IEEE Std 80)

📡 Ajustes do Relé ANSI 21 (Z_LT = 40 Ω)

Característica de Operação no Plano R–X:

Localização da Falta na Linha (m): 65 %

Reversa (-25%) Z1 (80%) Fim LT (100%) Remota (150%)

Resistência de Arco / Falta (R_arc): 4.0 Ω

Falta Franca (0 Ω) Arco Médio (10 Ω) Alta Impedância (25 Ω)

Ângulo Característico da Linha (θ_L): 78°

Alcance Resistivo Quadrilátero (R_reach,Z1): 18.0 Ω

Z_med (Módulo / Ângulo) 27.3 Ω ∠70.1°

R_ap + jX_ap Medido 9.4 + j25.4 Ω

Alcance Zona 1 (80%) 32.0 Ω (t=0.0s)

Alcance Zona 2 (120%) 48.0 Ω (t=0.4s)

Alcance Zona 3 (150%) 60.0 Ω (t=1.0s)

Diagnóstico Mho vs Quad Ambos Z1

Diagrama R–X de Impedância Aparente (Zonas 1, 2, 3 e Load Encroachment)

■ Zona 1 (80%) ■ Zona 2 (120%) ■ Zona 3 (150%) ● Z_med

Princípios de Engenharia de Proteção e Subestações: (1) Na Proteção de Distância (ANSI 21), uma falta com arco elétrico soma uma parcela resistiva pura R_arc à impedância da linha m·Z_LT. No relé clássico de característica circular Mho, esse deslocamento horizontal para a direita pode jogar o ponto Z_med para fora da Zona 1 (causando subalcance e atrasando o disparo para a Zona 2). Já a característica Quadrilátera em IEDs numéricos desacopla o alcance reativo X do alcance resistivo R, garantindo cobertura completa de faltas resistivas sem invadir a região de carga (Load Encroachment). (2) No Dimensionamento de Malhas de Terra (IEEE Std 80), a camada superficial de brita (ρ_s ≈ 3000 Ω·m) reduz o fator de derating C_s mas eleva drasticamente a resistência de contato dos pés, aumentando as tensões toleráveis de toque E_toque,50 = (1000 + 1.5·C_s·ρ_s)·0.116/√t_f e passo E_passo,50 = (1000 + 6·C_s·ρ_s)·0.116/√t_f, enquanto a redução do espaçamento D achata o vale de potencial entre os condutores enterrados, reduzindo a tensão de malha real E_m.

Laboratório Duplo: Proteção de Distância (ANSI 21) & Malha de Aterramento de Subestações (IEEE Std 80)