Ensaios de Relé e Comissionamento de SPCS em Nova Lima-MG

Ensaios de relé e comissionamento de SPCS para mineração e edifícios corporativos em Nova Lima-MG, no vetor sul da Grande BH.

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Ensaio por função ANSI

Pickup, tempo medido e desvio registrados função a função, contra o estudo de ajustes.

Ponto a ponto até o disjuntor

Trip real, intertravamentos, falha de disjuntor e cada ponto do SCADA conferido.

ART + dossiê de comissionamento

Assinados por engenheiro eletricista com CREA ativo, especialista em SEP.

Por Eng. Raphael Leite Menezes Santos

Engenheiro Eletricista — Especialista em Sistema Elétrico de Potência

Tecnvolt Engenharia — base em Recife/PE, atendimento em Nova Lima e em todo o estado

Ensaios de relé em Nova Lima: mineração e o vetor corporativo

Nova Lima tem um perfil duplo raro. De um lado, é município de mineração histórica no Quadrilátero Ferrífero, com operações de extração e beneficiamento. De outro, concentra hoje o eixo corporativo da região metropolitana de Belo Horizonte, com edifícios de escritório, hospitais, shoppings, hotelaria e condomínios de alto padrão ao longo do vetor sul.

São dois tipos de comissionamento de SPCS muito diferentes atendidos no mesmo município.

Mineração: distância elétrica é o problema central

Planta de mineração tem uma característica que muda tudo na proteção: as cargas estão espalhadas por quilômetros. Britagem primária na cava, correias transportadoras de longa distância, moinhos e classificação no beneficiamento, bombeamento de polpa, espessadores, barragem e pilha — cada conjunto com sua subestação, alimentado por circuitos internos extensos.

Sensibilidade antes de seletividade. A corrente de curto-circuito cai bastante ao longo do circuito interno. Um ajuste de sobrecorrente de neutro dimensionado para o barramento da subestação principal pode simplesmente não enxergar uma falta fase-terra numa subestação de correia a três quilômetros dali. Verificar sensibilidade significa calcular a falta mínima em cada ponto e confirmar que o pickup fica abaixo dela com margem.

Motores de altíssima inércia. Moinho de bolas, britador e acionamento de correia longa têm partidas que se contam em dezenas de segundos. Proteção térmica (49) e rotor bloqueado (48/51LR) ajustados por padrão de fábrica derrubam o acionamento na partida; afrouxados até parar de atuar, deixam o motor sem proteção. O ajuste tem que sair da curva de partida real confrontada com a curva de dano térmico da máquina.

Correia é carga crítica. Parada de correia carregada não é só perda de produção: é remoção manual de material e retomada demorada. A seletividade precisa garantir que uma falta em um trecho não derrube o sistema de transporte inteiro.

Poeira e vibração. Ambiente de mina degrada painel e conexões por dois caminhos — material particulado em contatos e afrouxamento por vibração. Resistência de contato fora de faixa é achado recorrente, e é o tipo de defeito que a inspeção visual não pega e que faz o disjuntor não abrir com o relé decidindo certo.

O outro lado: edifício corporativo e carga crítica

No vetor sul, a instalação típica é a cabine primária de edifício corporativo, hospital ou shopping — recebendo em 13,8 kV e distribuindo internamente em baixa tensão. Aqui o escopo muda inteiramente:

Transferência e sincronismo. A lógica de transferência para grupo gerador precisa ser ensaiada de ponta a ponta, com verificação de sincronismo (função 25) no retorno da rede dentro das janelas de tensão, frequência e ângulo.

Serviço auxiliar de corrente contínua. É o item que mais reprova em ensaio e o que menos aparece em inspeção: o relé decide certo e o disjuntor não abre porque o banco de baterias não sustenta a corrente de trip.

Seletividade interna. Uma falta em um pavimento ou setor não pode derrubar o quadro geral do edifício.

Por que isso importa na contratação

Vale a pena dizer com clareza: são escopos com competências diferentes. Quem ensaia bem uma subestação de mineração não necessariamente domina a interface entre SPCS e sistema de emergência predial, e vice-versa. Na proposta, deixamos explícito qual dos dois está sendo tratado e quais funções entram no ensaio.

Conexão e concessionária

A distribuidora de energia de Minas Gerais é a Cemig, com padrão de conexão próprio, distinto do adotado pelas distribuidoras do Nordeste. É esse padrão que define as funções obrigatórias e os ajustes máximos admitidos no ponto de entrega — e instalações conectadas à Rede Básica seguem ainda os Procedimentos de Rede do ONS.

Como atendemos Minas Gerais

A Tecnvolt tem sede em Recife e atende Minas Gerais com equipe mobilizada para a obra. Vale dizer com clareza como isso funciona, porque em comissionamento de SPCS o modelo é diferente do de um serviço que exige presença diária.

Boa parte do trabalho não acontece em campo: o estudo de curto-circuito e de seletividade, a conferência da parametrização contra o memorial de ajustes, a análise de oscilografia e a revisão da matriz de trip são feitos remotamente, a partir do unifilar, da lista de vãos e dos arquivos de configuração dos IEDs. Isso adianta o diagnóstico e reduz o tempo que a equipe precisa ficar na planta.

O deslocamento acontece para a etapa que exige o vão desenergizado — ensaio funcional dos IEDs, teste ponto a ponto, verificação de TCs e TPs, trip real e energização assistida. Com escopo fechado antes de mobilizar, a janela é usada só no que precisa dela.

Na prática, isso torna a Tecnvolt adequada para parada programada, comissionamento de obra nova, recomissionamento e estudo de proteção em Minas — e não para atendimento emergencial de mesmo dia, que é melhor resolvido por quem está na porta.

Envie o unifilar, a lista de vãos e os modelos de IED. Retornamos com o escopo técnico, o que exige janela de desligamento e a proposta.

Conteúdo técnico e comercial. Ensaios e intervenções em SPCS devem ser realizados por equipe qualificada, com APR, permissão de trabalho, instrumentos calibrados e responsabilidade técnica documentada (ART). Os critérios descritos são conceituais — a aplicação ao seu sistema exige estudo e análise caso a caso.

O que é o SPCS e por que o nível define o ensaio

O que é o SPCS

SPCS é a sigla de Sistema de Proteção, Controle e Supervisão. Reúne os relés multifunção (IEDs), os painéis e a fiação, os circuitos de trip e intertravamento, a comunicação entre equipamentos e o sistema de supervisão. Ele mede a grandeza no campo pelos TCs e TPs, decide abrir ou bloquear um disjuntor e informa a operação pelo SCADA.

Na prática o sistema se organiza em três níveis, e essa separação não é acadêmica — é ela que determina a ordem dos ensaios. O nível 0 é o processo físico. O nível 1 é o vão, onde o IED decide. O nível 2 é a estação, onde a informação vira supervisão e telecomando.

Arquitetura do SPCS em três níveis: nível 0 processo com TCs, TPs e disjuntores; nível 1 vão com IEDs de proteção e funções ANSI; nível 2 estação com SCADA, gateway e sincronismo

Nível 0 — o processo, onde o sinal nasce

TCs, TPs, disjuntores, seccionadoras e o serviço auxiliar de corrente contínua. Aqui se verifica relação, polaridade, classe e curva de saturação dos transformadores de instrumento, tempo de abertura e resistência de contato do disjuntor, e a capacidade real do banco de baterias.

A implicação operacional é direta: ensaiar o IED antes de validar o TC é ensaiar contra um sinal errado. Se a relação do transformador de corrente está diferente da placa, ou se a polaridade de um secundário está invertida, o relé pode passar em todos os ensaios de injeção secundária e ainda assim atuar errado em campo — porque o número que ele recebe na operação real não é o número que você injetou na bancada.

Nível 1 — o vão, onde a proteção decide

Os IEDs de cada entrada, transformador, alimentador e barra. É onde se ensaia cada função ANSI habilitada por injeção secundária, registrando pickup, tempo medido e desvio frente ao valor ajustado. É também onde vivem os intertravamentos horizontais entre vãos — em subestação convencional por fiação, em subestação digital por GOOSE.

Nível 2 — a estação, onde a informação vira decisão

SCADA local, gateway para o centro de operação, sincronismo de tempo e a engenharia de configuração. Em subestação digital esse nível ganha peso: além da base de dados de supervisão, entram a configuração IEC 61850, o mapeamento de datasets e o comportamento do sistema quando a rede de comunicação falha.

Um intertravamento que depende de GOOSE precisa ser ensaiado medindo o tempo real entre a publicação da mensagem e a atuação — não basta ver o bit mudar de estado na tela. É essa medição que separa uma subestação digital comissionada de uma subestação digital apenas configurada.

Princípio operacional: a ordem correta é nível 0 → nível 1 → nível 2, e cada etapa só é válida quando a anterior fecha sem pendência aberta.

Escopo por vão e as seis etapas do comissionamento

Quais funções ANSI ensaiar em cada tipo de vão

O escopo de um comissionamento de SPCS é dirigido por duas variáveis: quantos vãos existem e quais funções estão habilitadas em cada IED. Um vão de entrada com distância e direcional consome muito mais hora de ensaio que um alimentador com sobrecorrente simples. A matriz abaixo serve para dimensionar isso antes de pedir proposta.

Matriz de funções de proteção ANSI por tipo de vão de subestação: entrada de linha, transformador de força, barramento, alimentador de média tensão, motor e geração distribuída

Duas leituras importam aqui. A primeira: a relação definitiva de funções sai do estudo de proteção e do padrão de conexão da concessionária, não de uma tabela genérica — a nomenclatura segue a IEEE C37.2. A segunda: funções diferentes exigem recursos de ensaio diferentes. Sobrecorrente se verifica com injeção monofásica; direcional e distância exigem injeção trifásica com controle de ângulo; diferencial de transformador exige duas ou três correntes simultâneas com defasagem e conteúdo harmônico controlado.

É por isso que orçar ensaio de relé por “unidade de relé” costuma dar errado. O que consome hora de campo é a função habilitada, não a caixa.

As seis etapas do comissionamento e o entregável de cada uma

Comissionamento sem evidência documental não passa em auditoria de concessionária, não sustenta pleito de seguro e não ajuda a próxima equipe de manutenção. Cada etapa tem entregável definido — e a seguinte só começa quando a anterior fecha sem pendência aberta.

Fluxo de comissionamento de SPCS em seis etapas, do estudo de proteção e ajustes à energização assistida e ao dossiê as-built com ART

A divisão da figura tem consequência de custo. As etapas 1 a 3 são majoritariamente de escritório e de campo energizado — não consomem janela de parada. As etapas 4 a 6 exigem o vão desenergizado e com bloqueio formal, e é nelas que a hora é cara. Quanto mais fechado o escopo antes da parada, menor a janela necessária.

A etapa que mais evita desligamento indevido é a 5, o teste ponto a ponto. Um IED pode passar em todas as funções e ainda assim não abrir o disjuntor por um borne mal apertado, uma saída mapeada errado ou uma bobina de abertura sem supervisão. É a etapa que separa proteção testada de proteção presumida — e justamente a que costuma ser cortada quando o cronograma aperta.

Coordenograma de fase em escala log-log mostrando a curva do relé de alimentador e a do relé de entrada com intervalo de coordenação CTI de 0,38 segundo

Seletividade: o ajuste decide o tamanho do desligamento

Como ler o coordenograma acima

Duas proteções em série enxergam a mesma falta. Seletividade é garantir que a de jusante atue primeiro e a de montante espere — e que essa espera seja longa o suficiente para o disjuntor abrir e o arco extinguir, mas curta o suficiente para não danificar cabo e transformador.

Para a falta de 2 kA marcada no gráfico, o relé do alimentador atua em cerca de 0,34 s e o da entrada em cerca de 0,72 s. O intervalo de coordenação resultante é de aproximadamente 0,38 s. As curvas foram geradas pela equação IEC de curva Muito Inversa, t = TMS × 13,5 / (I/Is − 1); são valores ilustrativos e não representam ajuste de cliente.

Repare no que acontece à direita do gráfico: na corrente máxima do eixo as curvas se aproximam e a margem cai. Esse é o ponto em que a coordenação por tempo deixa de ser suficiente e entra a função instantânea (50) com bloqueio, ou uma lógica de seletividade lógica publicada por GOOSE. Um estudo que só verifica o CTI na corrente nominal, e não no curto máximo da barra, deixa exatamente esse ponto descoberto.

Ajuste definido sem estudo é chute documentado. Se a instalação já tem estudo válido e aprovado, ensaiamos contra ele; se não tem, ou se está desatualizado frente à configuração atual da rede, o estudo vem antes de mobilizar a equipe de campo — caso contrário não existe referência contra a qual ensaiar.

Os oito serviços de SPCS que executamos

1. Ensaios e parametrização de relés de proteção

Conferência da parametrização contra o estudo de ajustes e ensaio de cada função habilitada por injeção secundária: pickup, curva tempo × corrente e tempo de atuação; direcionalidade (67/67N) e ângulo característico; diferencial (87T/87B) com slope, ponto de restrição e bloqueio por 2ª harmônica; distância (21) com alcance das zonas 1, 2 e 3.

2. Comissionamento e recomissionamento de SPCS

Subestação nova, ampliação de vão ou retrofit de painel — do recebimento em obra à energização assistida. Inclui inspeção de painéis, fiação e aterramento, ensaios pré-energização, registro de não conformidades com reteste e o dossiê as-built com ART emitida.

3. Testes ponto a ponto e verificação de lógicas

Trip real no disjuntor pelas bobinas 1 e 2, falha de disjuntor (50BF), intertravamentos de seccionadora, bloqueios operacionais, religamento (79), verificação de sincronismo (25) e conferência de cada ponto na base do SCADA e no telecomando.

4. Estudo de curto-circuito, seletividade e ajustes

Modelagem da rede e cálculo das correntes de falta trifásica, bifásica e fase-terra por barra; coordenogramas de fase e de neutro com intervalo coordenador; verificação contra a curva de dano do transformador e do cabo; memorial de cálculo e planilha de ajustes por IED.

5. IEC 61850: GOOSE, MMS e integração ao SCADA

Leitura e ajuste de arquivos SCD/CID, mapeamento de datasets, ensaio funcional de publicação e assinatura de mensagens GOOSE, supervisão de perda de mensagem e comportamento em falha de rede, e conferência ponto a ponto da base de supervisão.

6. Ensaios de TC e TP com OMICRON CPC 100

Relação, polaridade e erro de relação por enrolamento; curva de excitação e ponto de joelho; resistência do enrolamento secundário e da fiação; e injeção primária para validar toda a malha de medição até o IED. Conheça a plataforma CPC 100 da OMICRON.

7. Análise de oscilografia e investigação de desligamentos

Leitura de registros COMTRADE e da sequência de eventos, verificação se a atuação foi correta, indevida ou tardia, correlação entre atuação, ajuste e estudo de proteção, e relatório de causa provável com plano de ação.

8. Disjuntor e serviço auxiliar de corrente contínua

Tempo de abertura, fechamento e discordância de polos; resistência de contato e ensaio das bobinas; banco de baterias com tensão de flutuação, impedância e teste de capacidade; retificador e supervisão do circuito de trip.

O que você recebe ao final

O dossiê é parte do serviço, não um extra cobrado depois. Entregamos memorial de cálculo do estudo de curto-circuito e de seletividade; coordenogramas de fase e de neutro por barra; planilha de ajustes consolidada por IED e por função ANSI; protocolo de ensaio por relé com valor ajustado, medido e desvio; relatórios de TC, TP, disjuntor, isolamento e serviço auxiliar CC; matriz de trip e resultado dos testes ponto a ponto; lista de pontos do SCADA conferida; registro fotográfico e lista de pendências com status de fechamento; arquivos de configuração dos IEDs com backup da parametrização final; e ART emitida por engenheiro eletricista com CREA ativo.

Sobre limites e responsabilidade: o ensaio comprova o comportamento do sistema nas condições verificadas em campo, na data do ensaio. Não elimina a necessidade de manutenção periódica nem substitui o projeto elétrico. Ajustes propostos são submetidos à aprovação do responsável pela instalação e, quando aplicável, ao padrão de conexão da concessionária.

Escopo definido antes de mobilizar

Antes da proposta levantamos o unifilar, a lista de vãos, os modelos de IED e o estudo de proteção existente. Isso evita o cenário mais caro do comissionamento: descobrir em campo, com a janela de desligamento já aberta, que faltava informação. Para subestações de parques eólicos e usinas fotovoltaicas, o escopo de SPCS se combina com o comissionamento da subestação elevadora.

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A Tecnvolt Engenharia é certificada nas normas ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001

Setores que atendemos em Nova Lima e região

Indústria

Plantas químicas, alimentícias, metalúrgicas, mineração e petroquímica.

Usinas solares e eólicas

SPCS da subestação elevadora e proteção do ponto de conexão.

Concessionárias

Redes de distribuição MT e subestações dedicadas.

Construtoras

Adequação elétrica e diagnóstico em obras de grande porte.

Hospitais e dados

Continuidade operacional crítica em SE dedicadas.

Portos e terminais

Operação 24/7, proteção de entrada e seletividade em ambiente agressivo.

// FAQS

Perguntas Frequentes

SPCS é a sigla de Sistema de Proteção, Controle e Supervisão. Reúne os relés multifunção (IEDs), os painéis e a fiação, os circuitos de trip e intertravamento, a comunicação entre os equipamentos e o sistema de supervisão (SCADA) de uma subestação. É o SPCS que detecta a falta, decide abrir o disjuntor correto e informa a operação sobre o que aconteceu.

Sim. A Tecnvolt atende Minas Gerais com equipe mobilizada para a obra. Em SPCS isso funciona bem porque o serviço é, por natureza, mobilizado: o estudo de proteção, a conferência de parametrização e a análise de oscilografia são feitos antes e à distância, e a equipe chega a campo com escopo fechado para a janela contratada.

Envie o unifilar, a lista de vãos e os modelos de IED e retornamos com o escopo técnico e a proposta.

Depende da criticidade da instalação, da tecnologia do relé, do ambiente e da política de manutenção do cliente ou da concessionária. Em plantas industriais é comum encontrar ciclos entre 2 e 5 anos para relés digitais, com intervalos menores para vãos críticos ou ambiente agressivo; relés eletromecânicos e estáticos normalmente exigem intervalos mais curtos.

Além do ciclo periódico existem gatilhos: atuação indevida, modificação de ajuste, ampliação da instalação, troca de transformador ou alteração da fonte de curto-circuito.

Depende do escopo. Ensaios em IEDs, testes de lógica e trip real exigem o vão desenergizado e com bloqueio formal. Já a leitura de oscilografia, a conferência de parametrização, a análise de eventos e boa parte do estudo de proteção são feitas sem desligamento. Na proposta separamos o que exige janela de parada do que não exige, para você planejar o mínimo de indisponibilidade.

Sim. Além da parametrização convencional, atuamos na configuração e validação da comunicação IEC 61850 — leitura e ajuste de arquivos SCD/CID, mapeamento de datasets, ensaio funcional de publicação e assinatura de mensagens GOOSE, comportamento em perda de comunicação e conferência da base de dados do SCADA. O ensaio de um intertravamento por GOOSE inclui a medição do tempo real entre a publicação e a atuação.

Os dois escopos existem separadamente e podem ser contratados juntos. Se a instalação já tem estudo de proteção válido e aprovado, ensaiamos contra ele. Se não tem, ou se está desatualizado frente à configuração atual da rede, executamos o estudo de curto-circuito e de coordenação e entregamos a planilha de ajustes antes de mobilizar a equipe de campo — caso contrário não há referência contra a qual ensaiar.

Sim. O serviço é executado sob responsabilidade de engenheiro eletricista com CREA ativo, com emissão de ART para o escopo contratado. O dossiê de comissionamento reúne os protocolos de ensaio com valores medidos, os relatórios de equipamento, a matriz de trip validada, o registro fotográfico e a lista de pendências, em formato aceito por auditoria de concessionária e de seguradora.

Não há preço de tabela: o custo é dirigido por quantidade de vãos, quantidade e modelo de IEDs, funções habilitadas por relé, existência de estudo de proteção válido, distância da obra e regime de trabalho (turno normal, noturno ou parada programada). Envie o unifilar, a lista de vãos e os modelos de relé pelo WhatsApp e retornamos com escopo e proposta.

Referências normativas

Esta página sobre ensaios de relé e comissionamento de SPCS foi construída com base nas referências técnicas e normativas reconhecidas internacionalmente.

  1. IEEE Std C37.2 — IEEE Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations.
  2. IEC 61850 — Communication networks and systems for power utility automation, incluindo a parte 10 (conformance testing).
  3. IEEE Std C37.233 — IEEE Guide for Power System Protection Testing.
  4. IEC 61869 — Instrument transformers. Requisitos de exatidão e ensaio de TCs e TPs.
  5. IEEE Std C57.13 — IEEE Standard Requirements for Instrument Transformers.
  6. IEEE Std 242 (Buff Book) — Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems.
  7. IEC 60255-151 — Measuring relays and protection equipment: over/under current protection. Define as curvas Normalmente, Muito e Extremamente Inversa.
  8. ABNT NBR 14039 — Instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV.
  9. Procedimentos de Rede do ONS — requisitos de sistemas de proteção, controle e supervisão.
  10. PRODIST — Módulo 3 — Acesso ao sistema de distribuição e proteção do ponto de conexão.

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