Proteção de cabos de média tensão: ampacidade, curto-circuito, I²t, telas, 50/51, terra, 67, 87L, proteção térmica, seletividade, FAT/SAT e As-Built.
Confira!
A proteção de cabos de média tensão precisa limitar danos térmicos, dielétricos e mecânicos quando ocorrem curtos-circuitos, faltas à terra, sobrecargas ou defeitos em terminações e emendas, preservando seletividade com os equipamentos conectados a montante e a jusante. O cabo não possui uma única “função ANSI própria”: sua proteção é construída pela combinação entre 50/51, 50N/51N ou 67/67N, modelos térmicos, proteção diferencial em aplicações críticas, supervisão de blindagens e critérios de atuação derivados da capacidade real do sistema de cabos.
O ponto central é que ampacidade em regime permanente e suportabilidade de curto-circuito são limites diferentes. A primeira depende de seção do condutor, isolação, agrupamento, solo, dutos, temperatura ambiente e dissipação térmica. A segunda depende da energia passante durante a falta e do tempo até sua eliminação. Um feeder pode operar abaixo da corrente nominal do cabo e ainda assim sofrer dano severo se a proteção permitir corrente de curto-circuito por tempo excessivo.
A IEC 60502-2:2014+A1:2024 é a referência internacional para construção e ensaios de cabos extrudados de 6 kV a 30 kV, e recebeu corrigendum em julho de 2026. A IEC 60949 estabelece método para cálculo de correntes de curto-circuito termicamente permissíveis considerando efeitos não adiabáticos. A IEEE 525-2025, atualmente ativa, trata projeto, instalação e proteção de sistemas de cabos em subestações. No contexto brasileiro, a ABNT NBR 14039:2021 integra os requisitos de instalações elétricas de média tensão.
Proteger um cabo, portanto, não significa apenas escolher um disjuntor com corrente nominal menor que a ampacidade. É necessário provar que a menor falta relevante sensibiliza a proteção, a maior falta é interrompida antes do limite térmico e os settings permanecem coordenados com transformadores, motores, barramentos e dispositivos downstream.
Critérios físicos e elétricos para proteção de cabos de média tensão
A proteção deve considerar o conjunto completo, não apenas o condutor metálico. Um circuito de média tensão pode envolver:
- condutor de cobre ou alumínio;
- blindagem semicondutora;
- isolação extrudada;
- blindagem metálica ou tela;
- cobertura externa;
- terminações;
- emendas;
- caixas de ligação;
- sistemas de aterramento de telas;
- limitadores de sobretensão de bainha;
- suportes e infraestrutura de instalação.
Falhas podem ocorrer em qualquer um desses componentes e produzir respostas elétricas distintas.
Ampacidade e proteção contra sobrecarga. Ampacidade é a corrente que o cabo consegue transportar continuamente dentro do limite térmico de sua isolação para determinada condição de instalação.
Ela depende de fatores como:
- temperatura ambiente ou do solo;
- resistividade térmica do solo;
- profundidade de enterramento;
- quantidade de circuitos próximos;
- espaçamento;
- dutos;
- ventilação;
- perdas dielétricas;
- correntes nas telas;
- regime de carga.
A proteção contra sobrecarga precisa respeitar a ampacidade da condição real, não somente o valor de catálogo em condição de referência.
Curto-circuito e limite térmico. Durante uma falta, a corrente pode ser dezenas de vezes superior à nominal. O cabo suporta esse esforço apenas por tempo limitado.
Em aproximação adiabática, a relação entre corrente e tempo é expressa por forma equivalente a:
I²t ≤ capacidade térmica admissível do condutor
O coeficiente depende de material, seção e temperaturas inicial/final. A IEC 60949 fornece metodologia para incluir efeitos não adiabáticos quando necessário.
A proteção precisa interromper a falta antes que a energia passante exceda esse limite.
Temperatura inicial importa. A capacidade de curto-circuito depende da temperatura do cabo antes da falta. Um circuito próximo ao limite térmico possui menor margem para absorver energia adicional.
Por isso, assumir temperatura inicial baixa pode superestimar a suportabilidade.
Estudos devem adotar a condição coerente com o carregamento máximo e com a classe de isolação.
Condutor e tela possuem limites diferentes. Em faltas fase-fase, grande parte da corrente circula pelos condutores de fase. Em faltas à terra, parcela significativa pode retornar por telas metálicas, condutores de proteção, aterramento e estruturas.
A tela costuma possuir seção muito menor que o condutor. Seu limite térmico pode ser mais restritivo.
O estudo precisa verificar separadamente:
- condutor de fase;
- tela/blindagem metálica;
- condutor de aterramento;
- ligações de bonding;
- terminais de terra.
Funções de proteção contra curto-circuito e faltas à terra
A função 51 costuma formar a retaguarda principal para faltas de fase e sobrecorrentes persistentes no circuito.
O pickup deve ficar acima da carga máxima admissível, mas abaixo da menor corrente de falta que precisa ser eliminada.
A curva precisa permanecer abaixo do limite térmico do cabo ao longo da faixa de curtos-circuitos e coordenar com os dispositivos a jusante.
O Coordenograma e Curvas Tempo-Corrente é a ferramenta central para visualizar essa relação.
O cabo precisa aparecer no estudo como limite físico, não apenas como corrente nominal. Ampacidade, I²t do condutor, suportabilidade da tela, falta mínima e tempo total do disjuntor precisam ser confrontados com as curvas de proteção.
Função 50 — atuação instantânea. A função 50 reduz rapidamente a energia de faltas de alta magnitude, especialmente próximas ao terminal de alimentação.
O setting precisa evitar atuação para transitórios normais e faltas em zonas que deveriam ser eliminadas por proteção downstream.
Quando existe faixa segura, um 50 rápido pode proteger fortemente o cabo e reduzir energia incidente. Quando não existe, a seletividade pode exigir outra estratégia.
50N/51N — proteção de faltas à terra. Faltas à terra são modos comuns de falha em cabos de média tensão. A corrente depende do aterramento do sistema.
Em sistemas solidamente aterrados, a corrente pode ser elevada. Em aterramento resistivo, ela pode ser limitada a dezenas ou centenas de ampères.
A proteção de terra deve ter sensibilidade compatível com a menor falta possível sem atuar por desequilíbrios normais ou correntes capacitivas.
Sensor toroidal de sequência zero. Um TC toroidal envolvendo as três fases mede diretamente a soma vetorial das correntes e pode oferecer alta sensibilidade para faltas à terra.
Essa solução é útil quando a corrente de terra é pequena em comparação à corrente de carga.
A instalação precisa garantir que todas as fases atravessem o núcleo corretamente e que condutores de aterramento que não devem ser medidos não criem caminhos incorretos.
Residual calculado versus TC dedicado. IEDs podem calcular 3I0 pela soma dos TCs de fase. O método é simples, mas erros individuais dos TCs podem limitar sensibilidade.
Um core-balance CT dedicado tende a oferecer melhor desempenho para correntes residuais pequenas.
A escolha depende de:
- nível de falta à terra;
- relação dos TCs de fase;
- precisão requerida;
- espaço físico;
- arquitetura do painel.
Aterramento por resistor. Em sistemas com Neutral Grounding Resistor, a corrente de falta é intencionalmente limitada.
Isso reduz dano, mas cria exigência de proteção sensível e de verificação do tempo térmico do resistor.
A proteção do cabo deve coordenar com:
- valor de corrente do NGR;
- tempo nominal do resistor;
- corrente capacitiva da rede;
- 51N/67N do feeder;
- proteção do neutro da fonte.
Uma 51N configurada com base em curtos-circuitos de fase pode não ser adequada.
Falta de alta impedância. Defeitos com arco, umidade ou contato parcial podem apresentar corrente abaixo dos valores tradicionais de curto-circuito.
A sensibilidade precisa ser avaliada especialmente em sistemas resistivamente aterrados.
Não é correto reduzir indiscriminadamente o pickup, pois correntes capacitivas e desequilíbrios também podem crescer. O estudo precisa separar a região de operação normal da condição de defeito.
Função 67/67N em redes não radiais. Quando o cabo pode receber corrente de falta por ambos os lados, sobrecorrente não direcional pode perder seletividade.
A função 67/67N utiliza grandezas de polarização para distinguir forward e reverse.
É relevante em:
- anéis fechados;
- duas fontes;
- paralelismo de transformadores;
- geração distribuída;
- acoplamentos de barra.
O Proteção de Alimentadores aprofunda essa filosofia.
Proteção diferencial de cabo — 87L. Cabos longos, críticos ou conectando barramentos importantes podem utilizar proteção diferencial de linha.
A 87L compara correntes dos terminais e oferece proteção de alta velocidade em toda a extensão, praticamente independente da magnitude relativa à carga.
Ela exige canal de comunicação e tratamento de sincronismo, corrente capacitiva e saturação de TCs.
O Proteção de Linhas de Transmissão detalha esses princípios.
Quando 87L agrega valor em cabos. A diferencial pode ser especialmente útil quando:
- o cabo é curto e a separação de 50 instantâneo é difícil;
- existe alimentação bilateral;
- a criticidade exige atuação rápida em toda a zona;
- energia incidente precisa ser reduzida;
- a corrente mínima de falta é próxima do pickup de sobrecorrente;
- há interface entre subestações.
O benefício deve ser comparado ao custo e dependência do canal.
Proteção térmica, diagnóstico e ensaios da isolação
Alguns IEDs possuem modelo térmico 49 que estima aquecimento com base em corrente e constantes térmicas.
Para cabos, a utilidade depende de quão bem o modelo representa a instalação. Um modelo simples não substitui cálculo de ampacidade quando solo, agrupamento e condições ambientais dominam o comportamento.
Pode ser útil como proteção complementar em regimes variáveis, desde que parametrizado com base física.
Monitoramento térmico distribuído. Sistemas DTS por fibra óptica podem medir temperatura ao longo do cabo e permitir Dynamic Cable Rating em aplicações específicas.
Essa medição melhora observabilidade sobre hot spots e condições reais de carga.
Entretanto, monitoramento não substitui proteção de curto-circuito: um defeito elétrico pode evoluir em milissegundos, muito mais rápido que uma lógica térmica operacional.
Terminações como ponto crítico. Terminações concentram gradientes elétricos e interfaces de campo. Erros de montagem, contaminação, distância inadequada e esforços mecânicos podem iniciar descargas e falhas.
Uma falta na terminação geralmente é vista como falta do feeder, mas a consequência pode envolver arco interno no painel.
A posição física do TC define se a terminação está dentro da zona do feeder ou da barra.
Emendas. Emendas são outro ponto de concentração de risco, especialmente em circuitos longos ou subterrâneos.
A proteção convencional não distingue uma emenda de outro ponto do cabo; ela elimina a falta quando o defeito se torna elétrico.
Diagnóstico por descargas parciais, tan delta e monitoramento podem ajudar a identificar degradação antes da ruptura.
Descargas parciais. PD indica ionização localizada em defeitos de isolação. Pode ser medida offline ou online conforme método e aplicação.
Ela é uma ferramenta de condição, não uma proteção instantânea de falta.
A engenharia de manutenção deve usar tendência e localização para planejar intervenção, enquanto 50/51 e terra continuam responsáveis pela eliminação de defeitos francos.
Tan delta e ensaios dielétricos. Ensaios de perdas dielétricas e outros métodos podem avaliar condição global da isolação.
A escolha do ensaio depende do tipo de cabo, idade, fabricante e política de manutenção.
Resultados devem ser comparados com baseline e critérios técnicos; um valor isolado sem histórico possui interpretação limitada.
VLF em cabos de média tensão. Ensaios VLF podem ser utilizados em determinados cabos extrudados conforme procedimentos e normas aplicáveis.
O objetivo é verificar integridade dielétrica em campo sem equipamentos de frequência industrial de grande potência.
O ensaio deve ser planejado para a tecnologia e condição do cabo; aplicação inadequada pode criar esforço desnecessário.
Proteção não substitui diagnóstico. A função de proteção limita consequência quando a falha já produz grandeza elétrica anormal. Diagnóstico procura identificar degradação antes disso.
Uma estratégia de integridade combina:
- proteção rápida;
- inspeção;
- ensaios;
- monitoramento;
- análise de eventos;
- gestão de histórico.
Essa combinação reduz tanto dano quanto falhas inesperadas.
Transitórios e solicitações durante manobras
Cabos possuem capacitância significativamente maior que linhas aéreas. Em circuitos longos, a corrente de carga capacitiva pode ser relevante mesmo sem carga no terminal remoto.
Isso afeta:
- corrente de operação;
- proteção diferencial;
- medição de terra;
- manobras;
- compensação reativa.
A proteção deve distinguir corrente capacitiva normal de falta.
Energização de cabo descarregado. Ao energizar um cabo, sua capacitância é carregada. Surge um transitório que pode depender da tensão instantânea e da impedância da fonte.
Em geral, esse fenômeno é distinto do inrush de transformador, mas pode afetar elementos rápidos em redes com cabos extensos.
A validação de settings deve considerar energização real ou simulações quando a capacitância é elevada.
Carga residual. Após abertura, o cabo pode reter carga capacitiva por algum tempo dependendo dos caminhos de descarga.
Procedimentos de segurança devem prever confirmação de ausência de tensão e aterramento antes de intervenção.
A proteção elétrica não substitui práticas de segurança e bloqueio.
Sobretensões de manobra. Cabos podem sofrer sobretensões durante energização, abertura e operações de disjuntores, especialmente associados a transformadores e reatores.
Para-raios e coordenação de isolamento precisam ser estudados conforme a aplicação.
O conteúdo Para-raios em Subestações complementa essa proteção contra sobretensões.
Telas metálicas, bonding e aterramento
A tela metálica controla campo elétrico, fornece caminho para correntes capacitivas e pode conduzir corrente de falta.
Sua ligação à terra influencia:
- perdas;
- tensão induzida;
- ampacidade;
- corrente de falta;
- segurança de toque.
A arquitetura de bonding precisa ser conhecida para calcular esforços corretamente.
Both-ends bonding. Com telas aterradas nas duas extremidades, podem circular correntes induzidas em regime normal. Isso aumenta perdas e reduz ampacidade.
Em compensação, as tensões de tela tendem a permanecer mais controladas.
O dimensionamento deve incluir essas correntes nas condições de carga.
Single-point bonding. Aterramento em um único ponto reduz corrente circulante na tela, aumentando eficiência térmica.
Entretanto, tensões induzidas podem aparecer no extremo não aterrado. Comprimento do circuito e tensão precisam ser avaliados.
Link boxes e dispositivos associados precisam ser protegidos e identificados.
Cross-bonding. Em circuitos longos, cross-bonding divide o cabo em seções e transpõe as conexões das telas para cancelar tensões induzidas.
A correta sequência de ligações é essencial. Erro de montagem pode criar correntes de tela elevadas e hot spots.
Comissionamento precisa verificar continuidade, ligação e identificação das caixas.
Sheath Voltage Limiters. SVLs limitam sobretensões nas bainhas/telas em determinadas configurações de bonding.
Eles precisam suportar sobretensões transitórias sem conduzir de forma permanente em regime normal.
Falha de SVL pode alterar o comportamento da tela e deve ser incluída na manutenção do sistema de cabos.
Corrente de falta na tela. A seção metálica deve suportar a corrente de retorno até a proteção abrir.
Em uma falta fase-tela próxima, a corrente pode ser significativa. O estudo de curto-circuito deve distribuir correntes pelos caminhos reais de terra e verificar o I²t da tela.
Subdimensionar essa verificação pode permitir dano na cobertura ou nas caixas mesmo quando o condutor principal está protegido.
Resistência de aterramento e caminhos paralelos. Correntes de terra podem retornar por:
- tela do cabo;
- condutor PE;
- malha de terra;
- estruturas metálicas;
- outros cabos;
- neutro da fonte.
A distribuição depende das impedâncias. A proteção deve medir uma grandeza representativa da falta e a instalação deve manter potenciais de toque dentro dos critérios aplicáveis.
Proteção contra sobrecarga prolongada. Sobrecarga não precisa atingir nível de curto-circuito para acelerar envelhecimento da isolação.
A proteção pode usar:
- 51 de longa duração;
- modelo 49;
- medição térmica;
- sistema de gestão de carga.
A filosofia deve distinguir sobrecargas transitórias admissíveis de regimes que excedem a capacidade térmica.
Emergência e rating temporário. Algumas instalações admitem carregamentos de emergência acima da condição contínua por tempo limitado.
Esse regime só deve ser usado quando existe critério térmico e de envelhecimento documentado.
A proteção não deve ser simplesmente elevada para permitir corrente maior sem verificar temperatura e vida útil.
Dynamic Cable Rating. Com dados de temperatura, solo e carga, sistemas avançados podem estimar capacidade disponível em tempo real.
Isso é útil em redes com carga variável e ativos críticos, mas requer sensores confiáveis e modelo validado.
O limite de proteção contra curto-circuito continua independente do rating operacional dinâmico.
Seletividade e coordenação com os demais componentes
Quando o cabo alimenta um transformador, a proteção precisa permitir inrush e coordenar com 87T/REF quando existentes.
O cabo deve permanecer protegido contra falta no trecho entre o disjuntor e o transformador.
O Proteção de Transformadores mostra como as zonas se sobrepõem.
Coordenação com motores. Cabos de motores precisam tolerar partida sem false trip. Ao mesmo tempo, a proteção deve permanecer abaixo do limite térmico do cabo.
O coordenograma deve incluir:
- curva de partida;
- stall;
- proteção térmica do motor;
- ampacidade do cabo;
- limite de curto-circuito;
- 50/51 do feeder.
A Proteção de Motores e Geradores complementa essa interface.
Coordenação com fusíveis. Transformadores ou ramais downstream podem usar fusíveis. A proteção upstream do cabo precisa permitir sua atuação dentro da faixa seletiva.
Curvas de mínima fusão e total clearing devem ser utilizadas corretamente.
A seletividade pode ser parcial se correntes muito elevadas fizerem o elemento instantâneo upstream atuar simultaneamente.
Coordenação com disjuntores BT. Quando o cabo MT alimenta transformador e quadro de baixa tensão, faltas downstream podem refletir-se no primário.
As curvas devem ser referidas à mesma base para verificar se o disjuntor BT atua antes da proteção MT quando desejado.
A relação do transformador e seus limites térmicos entram no coordenograma.
Curto-circuito máximo. O valor máximo define:
- capacidade de interrupção do disjuntor;
- saturação dos TCs;
- I²t máximo;
- esforço nas telas;
- energia incidente;
- atuação do 50.
Deve ser calculado para a topologia de maior contribuição plausível.
Curto-circuito mínimo. O valor mínimo define sensibilidade. Pode ocorrer na extremidade mais distante do cabo ou em modo de fonte fraca.
Cenários importantes incluem:
- gerador de emergência;
- uma fonte fora de serviço;
- falta fase-terra limitada;
- resistência de arco;
- GD baseada em inversores.
Um setting que funciona apenas para curto máximo não é uma proteção adequada.
Estudo de curto-circuito. O Estudo de Curto-Circuito deve fornecer correntes por ponto e por cenário.
Para cabos, é importante calcular faltas:
- no início;
- no final;
- em pontos intermediários quando necessário;
- fase-fase;
- trifásica;
- fase-terra;
- diferentes modos de operação.
Esses valores alimentam settings e verificação térmica.
Coordenograma do cabo. A curva de suportabilidade deve aparecer junto às proteções. Isso permite verificar se existe região em que o relé atua depois do limite do cabo.
O gráfico pode incluir:
- 51 upstream;
- 50;
- dispositivos downstream;
- curva térmica do cabo;
- transformador;
- motor;
- fusíveis;
- correntes máxima e mínima de falta.
A visualização precisa ser acompanhada de memória de cálculo.
Seletividade versus proteção térmica. Aumentar tempo upstream melhora seletividade, mas pode permitir maior energia no cabo e elevar risco de arco.
Quando as curvas entram em conflito, alternativas incluem:
- lógica seletiva;
- ZSI;
- 87L;
- diferencial de barramento;
- elementos direcionais;
- disjuntor mais rápido;
- revisão da arquitetura.
Não é correto sacrificar o limite físico do cabo para preservar seletividade aparente.
Proteção de arco, falha de disjuntor e religamento
Uma falta em terminação dentro de cubículo pode produzir arco interno com elevada energia.
Tempo do feeder e do disjuntor influencia diretamente o resultado do estudo.
O Estudo de Energia Incidente e Risco de Arco Elétrico deve utilizar os settings finais e o tempo real de abertura.
Proteção de arco. Sensores ópticos combinados com corrente podem reduzir o tempo de clearing em painéis de média tensão.
Essa proteção é complementar ao feeder. Ela reconhece o fenômeno de arco na zona física e pode comandar abertura rápida.
A lógica precisa ser coordenada para evitar disparos por luz externa ou manutenção.
50BF — falha de disjuntor. Se o feeder identifica falta e o disjuntor não abre, a corrente continua danificando cabo e equipamento.
A função 50BF inicia abertura de retaguarda após tempo calculado.
O timer precisa ser suficientemente longo para permitir abertura normal, mas curto o bastante para limitar consequência.
O Ajustes de Relés de Proteção detalha essa memória.
Religamento automático em cabos. Faltas em cabos subterrâneos são frequentemente permanentes. Reenergizar repetidamente um isolamento danificado pode ampliar dano.
Por isso, a função 79 deve ser avaliada com muito mais cautela que em linhas aéreas.
Em muitos sistemas industriais, trip de feeder de cabo leva a lockout até inspeção.
Quando 79 pode existir. Há circuitos mistos aéreo-subterrâneos ou arquiteturas específicas em que religamento pode ser permitido.
Nesse caso, a lógica precisa considerar a zona de falta e a política operacional.
Não é recomendado copiar sequência de religamento de feeder aéreo para um circuito predominantemente subterrâneo sem análise.
Localização de defeitos e topologias especiais
Depois do trip, localizar o defeito rapidamente reduz indisponibilidade.
Métodos podem usar:
- TDR;
- reflexão de arco;
- bridge methods;
- impulsos;
- localizadores integrados;
- técnicas acústicas.
A estratégia depende da extensão, tipo do cabo e infraestrutura de acesso.
Registros do relé como apoio à localização. Oscilografia e impedância aparente podem indicar natureza e severidade da falta.
Embora relés de feeders curtos não sejam localizadores precisos, corrente, tensão e sequência ajudam a determinar:
- tipo de falta;
- fase envolvida;
- evolução;
- atuação de terra;
- duração.
Esses dados orientam a equipe de manutenção.
Cabos paralelos. Circuitos com dois ou mais cabos por fase dividem corrente conforme impedâncias. Uma conexão degradada pode desbalancear a divisão e sobrecarregar um condutor sem elevar significativamente a corrente total.
Proteção de feeder mede o conjunto. Monitoramento térmico ou medição individual pode ser necessário em aplicações críticas.
O projeto também precisa garantir divisão adequada das correntes de curto-circuito.
Cabos em paralelo entre barras. Quando múltiplos circuitos paralelos conectam as mesmas barras, uma falta em um cabo pode receber contribuição pelos demais caminhos.
Proteção direcional ou diferencial pode melhorar seletividade.
A posição dos TCs e a arquitetura dos disjuntores definem se cada cabo é uma zona independente.
Circuitos muito curtos. Em cabos curtos e de baixa impedância, a corrente de falta no início e no fim pode ser semelhante.
Isso dificulta usar apenas magnitude para distinguir zona. 50 pode sobrealcançar equipamentos downstream.
Proteção diferencial ou lógica seletiva pode ser tecnicamente superior.
Cabos muito longos. Em cabos longos, aumentam capacitância, queda de tensão e importância das telas.
A corrente mínima de falta no extremo remoto pode cair e exigir maior sensibilidade.
Para 87L, compensação da corrente capacitiva pode ser necessária.
Alimentação por fonte de emergência. Geradores geralmente fornecem corrente de curto-circuito menor e com decaimento diferente da rede.
Settings adequados ao modo concessionária podem perder sensibilidade durante emergência.
Grupos de settings podem ser usados quando existe mudança material de fonte, desde que a seleção seja confiável e testada.
Geração distribuída e BESS. Conversores podem limitar corrente de falta. Em cabos conectados a fontes inverter-based, a menor falta deve ser calculada com modelos compatíveis com a tecnologia.
Isso pode exigir proteção direcional, diferencial ou outras estratégias em vez de depender apenas de 50/51.
A entrada de nova geração deve sempre disparar revisão do estudo de proteção.
Instrumentação, estudos e memória de ajustes
A relação do TC precisa conciliar carga, sensibilidade e saturação.
Uma relação muito alta reduz resolução para faltas pequenas; uma relação baixa pode saturar em faltas severas.
A classe e burden devem ser verificados para 50, 51, 67, diferencial e 50BF.
O TC e TP em Subestações aprofunda esses critérios.
Memória de cálculo. Uma memória de proteção de cabos deve consolidar:
- dados construtivos;
- seção do condutor;
- material;
- isolação;
- ampacidade;
- instalação;
- tela e bonding;
- correntes de carga;
- curto máximo e mínimo;
- limite térmico do condutor;
- limite térmico da tela;
- TCs;
- 50/51;
- terra;
- 67/87L quando aplicáveis;
- 50BF;
- coordenação downstream.
Cada setting deve ser rastreável a um desses critérios.
Verificação I²t. Para cada falta relevante, deve-se comparar a energia passante até a abertura com a suportabilidade do cabo.
O tempo total inclui:
- pickup/processamento do relé;
- temporização;
- saída;
- bobina;
- mecanismo;
- interrupção do arco.
Usar apenas o tempo programado no relé subestima a energia real.
Curvas do fabricante. Quando o fabricante fornece curvas específicas de dano ou short-circuit rating, elas devem prevalecer sobre aproximações genéricas dentro de seu domínio de aplicação.
A documentação deve indicar revisão, temperatura inicial e condições consideradas.
A ausência desses dados pode exigir cálculo normativo conservador.
Folha de settings. A folha precisa identificar:
- tag do feeder;
- cabo protegido;
- relação de TC/TP;
- função;
- pickup;
- curva;
- tempo;
- direção;
- grupo;
- 50BF;
- lógica de 79/86;
- origem na memória.
O arquivo nativo do IED deve fazer parte da baseline.
FAT, SAT e comissionamento dos circuitos
O FAT pode testar:
- 50/51;
- 50N/51N;
- 67/67N;
- 49;
- 87L quando aplicável;
- 50BF;
- grupos de settings;
- 79/86;
- GOOSE/ZSI;
- entradas e saídas;
- oscilografia.
Valores aplicados devem corresponder a pontos calculados da curva e aos cenários de falta.
SAT e injeção secundária. No campo, o relé precisa ser testado com sua configuração final. Injeção deve verificar pickup, tempo e lógica.
Para 67/67N, variar ângulo e polarização. Para 50BF, simular persistência de corrente. Para 87L, executar testes coordenados entre terminais.
O Comissionamento e Aceite Técnico de Instalações Elétricas integra esses ensaios.
O aceite precisa provar tanto o cabo quanto a cadeia de proteção. Ensaios do sistema de cabos, TCs, relé, lógica, disjuntor, telas e bonding devem corresponder à mesma configuração que fundamentou os cálculos.
Testes do cabo antes da energização. Além do relé, o sistema de cabos precisa ser inspecionado e ensaiado conforme tipo, norma e especificação.
O pacote pode incluir:
- continuidade;
- identificação de fases;
- resistência de isolação quando aplicável;
- ensaio dielétrico;
- verificação de telas;
- bonding;
- SVLs;
- terminações e emendas;
- torque/conexões;
- testes específicos definidos pelo fabricante.
Critérios de aceite precisam ser definidos antes do ensaio.
Phasing. A identificação de fases deve ser confirmada ponta a ponta. Troca de fase pode criar problemas de sequência, motores, paralelismo e proteção direcional.
Em circuitos redundantes, a verificação é essencial antes de fechar acoplamentos.
A evidência deve ser registrada no dossiê de comissionamento.
Continuidade de telas e bonding. As ligações metálicas precisam corresponder ao projeto. Em cross-bonding, uma conexão incorreta pode não ser visualmente óbvia.
Ensaios e inspeção devem confirmar:
- continuidade;
- pontos de terra;
- sequência de cross-bonding;
- SVLs;
- caixas de ligação;
- identificação.
Esses dados também sustentam a análise térmica.
Energização inicial. Após energizar, devem ser verificados:
- corrente por fase;
- tensão;
- sequência;
- corrente residual;
- correntes de tela quando monitoradas;
- direção da 67;
- temperatura inicial;
- alarmes.
Uma baseline de operação saudável facilita diagnóstico futuro.
Termografia após carregamento. Depois de atingir carga representativa, termografia pode identificar conexões com resistência elevada em terminações e caixas.
A comparação entre fases e circuitos semelhantes é especialmente útil.
O resultado deve ser correlacionado com corrente no momento da inspeção.
Oscilografia de faltas. Quando ocorre trip, o registro deve ser preservado antes de reenergizar.
Ele ajuda a confirmar:
- tipo de falta;
- magnitude;
- fase;
- componente de terra;
- função que atuou;
- tempo de clearing;
- possível falha de disjuntor.
Essa evidência orienta localização e causa raiz.
Não religar antes da análise. Em cabo subterrâneo, um trip de proteção por falta real deve ser tratado como possível defeito permanente.
Reenergizar sem avaliar oscilografia e condição pode converter um defeito localizado em dano mais extenso.
Procedimentos operacionais precisam diferenciar trip por sobrecarga, atuação indevida e curto-circuito confirmado.
Manutenção, retrofit e controle das revisões
Cabos de alta consequência podem justificar monitoramento e ensaios mais intensivos que feeders não críticos.
Critérios incluem:
- impacto da perda;
- redundância;
- idade;
- histórico de falhas;
- ambiente;
- quantidade de emendas;
- carregamento;
- dificuldade de reposição.
A estratégia de manutenção deve ser proporcional ao risco.
Brownfield. Em instalações existentes, a documentação pode não refletir rota, seção, emendas ou bonding reais.
O levantamento deve reconstruir:
- origem e destino;
- comprimento;
- seção;
- tipo de isolação;
- rota;
- método de instalação;
- emendas;
- telas;
- TCs;
- relé e settings;
- disjuntor;
- carga.
Sem essa base, o estudo de proteção pode estar protegendo um cabo diferente do instalado.
Mudança de rota ou agrupamento. Mover cabos, adicionar circuitos à mesma bandeja ou ocupar novos dutos altera dissipação térmica.
Mesmo sem mudar seção ou corrente, a ampacidade pode cair.
Projetos de expansão precisam revisar derating dos cabos existentes, não apenas dimensionar os novos.
Substituição de disjuntor. Um novo disjuntor pode possuir tempo de abertura diferente. Isso altera:
- I²t;
- 50BF;
- arco elétrico;
- seletividade.
A troca deve provocar revisão das premissas de proteção.
Substituição de relé. Migrar para IED moderno cria oportunidade para 67, 49, 50BF, oscilografia e comunicação.
Mas settings existentes não devem ser copiados cegamente. Curvas, convenções e algoritmos podem diferir.
A memória deve ser recalculada e o sistema retestado.
Design Review. O Design Review deve confrontar:
Projeto de cabos e projeto de proteção não podem ser disciplinas desconectadas. Rota, agrupamento, ampacidade, telas, short-circuit rating, disjuntor e settings precisam ser revisados na mesma baseline.
- cabo especificado;
- rota e instalação;
- ampacidade;
- curto-circuito;
- tela;
- bonding;
- TCs;
- disjuntor;
- settings;
- coordenograma;
- proteção downstream;
- testes.
A interface entre projeto do cabo e projeto de proteção precisa ser explícita.
Owner’s Engineering. Em obras, cabos podem ser especificados por projetista, fornecidos por fabricante, instalados por montadora e protegidos por IED parametrizado por outro integrador.
O Owner’s Engineering mantém um critério único entre essas interfaces.
O objetivo é que a condição instalada corresponda aos cálculos usados nos settings.
Governança documental. A baseline deve conter:
- datasheet do cabo;
- rota;
- comprimento;
- emendas;
- bonding;
- ampacidade calculada;
- short-circuit rating;
- memória de proteção;
- settings;
- FAT/SAT;
- ensaios de campo;
- As-Built.
A Governança Documental mantém rastreabilidade entre projeto e condição real.
As-Built do sistema de cabos. O As-Built precisa registrar mudanças de rota, emendas adicionadas, caixas, aterramentos e substituições realizadas na obra.
Essas informações afetam manutenção e cálculos futuros.
O Método de As-Built Elétrico complementa o processo de levantamento e aceite.
Erros comuns na proteção de cabos MT. Entre os erros recorrentes estão:
- considerar apenas ampacidade e ignorar curto-circuito;
- não verificar limite térmico da tela;
- usar tempo programado do relé em vez do clearing total;
- pickup 51 acima da falta mínima;
- 50 sobrealcançando zona downstream;
- 51N sem sensibilidade em sistema resistivamente aterrado;
- ignorar corrente capacitiva de cabos longos;
- aplicar 79 automaticamente em circuito subterrâneo;
- não rever settings na fonte de emergência;
- não modelar cabos paralelos;
- cross-bonding executado diferente do projeto;
- relé substituído sem recalcular a coordenação;
- rota alterada sem rever derating;
- As-Built sem emendas e caixas reais.
Quando revisar o estudo de proteção. A revisão é necessária após:
- alteração de carga;
- mudança de fonte;
- nova geração;
- troca de cabo ou seção;
- mudança de rota;
- inclusão de circuitos próximos;
- alteração de bonding;
- nova emenda relevante;
- troca de TC;
- substituição de disjuntor;
- novo relé/firmware;
- mudança do transformador;
- alteração do aterramento;
- trip significativo;
- aumento do nível de curto-circuito.
Entregáveis de engenharia
| Entregável | Conteúdo |
| cadastro do circuito | cabo, rota, comprimento, emendas e telas |
| cálculo de ampacidade | condição real e fatores de derating |
| short-circuit rating | condutor, tela e tempo admissível |
| estudo de curto | máximos e mínimos por cenário |
| coordenograma | cabo, relés e dispositivos associados |
| memória de settings | 50/51, terra, 67, 49, 87L e 50BF |
| estudo de bonding | correntes/tensões de tela quando aplicável |
| plano FAT/SAT | testes e tolerâncias |
| relatório de ensaios | cabo e sistema de proteção |
| As-Built | condição final energizada |
Escopo e entregáveis da engenharia de proteção
O escopo deve fornecer ou exigir levantamento de seção, material, isolação, tensão, comprimento, método de instalação, rota, telas, bonding, cargas, fontes, TCs, disjuntores e dispositivos conectados.
Uma contratação completa pode integrar:
- levantamento de campo
- ampacidade
- curto-circuito
- suportabilidade térmica
- seletividade
- memória de settings
- Design Review
- FAT
- ensaios do cabo
- SAT e energização
- As-Built
O Estudo de Curto-Circuito, Seletividade e Coordenação de Proteções integra os limites do cabo às demais zonas do sistema.
Proteger o cabo é proteger seu limite físico. Um relé não conhece automaticamente a seção, a temperatura, a tela ou a rota do cabo. Ele apenas mede grandezas elétricas e executa settings. A engenharia é o que transforma esses settings em proteção do ativo.
A lógica precisa ser rastreável: condição de instalação → ampacidade → curto-circuito máximo/mínimo → limite térmico → curva de proteção → tempo real de abertura. Se uma dessas etapas estiver errada, o fato de o relé “atuar” não significa que o cabo esteja adequadamente protegido.
Em sistemas críticos, essa cadeia deve incluir também blindagens, bonding, falhas à terra de baixa magnitude, comunicação e diagnóstico. O resultado é uma proteção que não apenas desliga o circuito, mas garante que o desligamento ocorra antes que a energia da falta exceda a capacidade física do sistema de cabos, preservando seletividade, integridade e segurança.
Por Eng. Altair Andrade Galvão — Diretor de Engenharia e Projetos, A3A Engenharia.
Referências técnicas
[3] IEEE. IEEE 525-2025 — IEEE Guide for the Design and Installation of Cable Systems in Substations.
[4] ABNT. ABNT NBR 14039:2021 — Instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV.
Perguntas frequentes
Normalmente 50/51 e 50N/51N formam a base. Conforme topologia e criticidade, podem ser usadas 67/67N, proteção térmica 49, diferencial 87L, 50BF e lógicas seletivas.
Ampacidade define corrente contínua admissível em determinada condição térmica. A suportabilidade de curto-circuito define a corrente que o cabo suporta por um tempo curto antes de atingir limites térmicos.
Em faltas à terra ela pode conduzir corrente significativa e geralmente possui seção menor que o condutor de fase. Seu limite térmico pode ser mais restritivo.
É útil em cabos críticos, alimentação bilateral, circuitos curtos onde 50 não consegue seletividade ou quando se deseja atuação rápida em toda a extensão. Exige canal de comunicação.
Deve ser usado com cautela. Faltas subterrâneas tendem a ser permanentes e reenergizações repetidas podem ampliar o dano. A filosofia deve ser específica para o circuito.
A proteção de terra precisa ter elevada sensibilidade para a corrente limitada pelo NGR. TC toroidal de sequência zero pode ser mais adequado que residual calculado em aplicações sensíveis.
Curvas 50/51, dispositivos downstream, limite térmico do cabo, transformador ou motor associado, fusíveis e correntes de curto-circuito máxima e mínima.
Após mudança de carga, fonte, geração, cabo, rota, agrupamento, bonding, TC, disjuntor, relé, aterramento ou depois de uma atuação relevante.
Não. A proteção deve ser coordenada com suportabilidade térmica do condutor e telas, faltas à terra, sobrecarga, seletividade, manobras e características do circuito.
A corrente máxima testa capacidade térmica e dever de interrupção; a mínima ajuda a verificar sensibilidade e tempo de atuação das proteções nas condições mais desfavoráveis.
Materiais técnicos complementares
Soluções relacionadas
- Instalações Elétricas de Média Tensão
- Gestão de Requisitos, Evidências e Critérios de Aceite
- Governança Documental
Serviços de Engenharia relacionados
- Estudo de Curto-Circuito, Seletividade e Coordenação de Proteções
- Design Review em Projetos de Engenharia
- Comissionamento e Aceite Técnico de Instalações Elétricas
- Owner’s Engineering
- Manutenção, Diagnóstico e Modernização de Subestações de Média Tensão
- Estudo de Energia Incidente e Risco de Arco Elétrico
Conteúdos técnicos correlatos
- Proteção de Alimentadores
- Proteção de Linhas de Transmissão
- Proteção de Transformadores
- Proteção de Motores e Geradores
- Coordenograma e Curvas Tempo-Corrente
- Ajustes de Relés de Proteção
- TC e TP em Subestações
Guias e referenciais
