Dimensionamento da Proteção Dimensionamento da Proteção

5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
Fusível NH – Zonas de Atuação – 224 A
Fusível NH – Zonas de Atuação – 355 A
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Os fusíveis NH e Diazed são dotados de características de limitação de corrente. Assim, para
correntes
t elevadas
l d de
d curto‐circuito,
t i it esses fusíveis
f í i atuam
t
num tempo
t
extremamente
t
t rápido
á id que não
ã
permite que a corrente de impulso atinja seu valor máximo (redução da capacidade de ruptura do
disjuntor).
 Para q
que um fusível atenda a todos os requisitos
q
de p
proteção
ç contra as correntes de falta,, é
necessário que ele ofereça segurança a todos os elementos localizados a jusante do seu ponto de
instalação.
Ics
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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Característica da corrente de corte dos fusíveis NH
2x104
1,4x104
9x103
Corrente Assimétrica de Impulso Icim
Impulso I
Gráfico baseado em:
Gráfico
baseado em:
Fa=1,41 ‐> X/R=4,6
I cim  2  I ca  2  Fa  I cs
Pelo gráfico: I cim  2  I cs então:
2  Fa  2  Fa  2  1,
1 41
4,5x103
1,5x104
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
Característica da corrente de corte dos fusíveis Diazed
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Critérios para seleção do fusível para proteção contra as correntes de curto‐circuito:
a) Proteção de circuitos terminais de motores
I nf  I pm  K
I pm  I nm  Rcpm
Rcpm =
I pm  40 A  K  0,5
Fator de multiplicação K
I pm
I nm
40 A  I pm  500 A  K  0, 4
I pm  500 A  K  0,3
I nf : Corrente nominal do fusível (A).
I pm : Corrente de rotor bloqueado ou corrente de partida (A).
I nm : Corrente nominal do motor (A).
Rcpm : Relação entre corrente de partida e nominal do motor.
 Exemplo de aplicação 5.7 (10.6): Determinar a corrente nominal de um fusível que
protege contra sobrecorrente de curto‐circuito um motor trifásico de 50 cv, 380 V, IV pólos
sendo Inm=68,8,
68,8, Rcpm=6,4.
6,4. Considerando o fusível encontrado, qual é o tempo máximo que o
fusível deve demorar para fundir quando uma corrente de 1000 A passa pelo circuito
protegido ?
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Critérios para seleção do fusível para proteção contra as correntes de curto‐circuito:
b) Proteção de circuitos de distribuição de motores (CCMs): Quando um agrupamento de
motores (CCM) é alimentado por um circuito de distribuição, a determinação da
corrente máxima do fusível de proteção deve obedecer aos seguintes critérios:
• cada motor deve estar provido de proteção individual contra sobrecarga;
• a proteção não deve atuar para qualquer condição de carga normal do circuito;
• a corrente nominal do fusível
f sí el deve
de e ser dimensionada conforme a equação:
eq ação
maior potência
restante
I nf  I pm
 K   I nm
c) Proteção de circuitos de distribuição de aparelhos (cargas gerais):
I nf     I na
I
na
  1 a 1,15
1 15
  1,15 é mais conservativo
: Soma das correntes nominais dos aparelhos.
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 Critérios para seleção do fusível para proteção contra as correntes de curto‐circuito:
d) Proteção de circuitos de distribuição de cargas mistas (motores e aparelhos): É sempre
desaconselhável a associação de carga motriz e aparelhos alimentados por um mesmo
circuito de distribuição.
distribuição Quando não for possível evitar esse tipo de alimentação,
alimentação a
corrente nominal do fusível pode ser determinada pela equação:
maior potência
restante
I nf  I pm
 K   I nm
  I na
e) Proteção de circuitos terminais de capacitores ou banco de capacitores:
I nf  1, 65  I nca
I nca : Corrente nominal do capacitor ou banco.
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 Critérios para seleção do fusível para proteção contra as correntes de curto‐circuito:
f) Comportamento do fusível perante a corrente de partida do motor: Deve‐se verificar se
o fusível não atua para a corrente de partida do motor. Para isto, é necessário conhecer
o tempo de duração da partida e a corrente de partida que irá atravessar o fusível, a qual
é função das características construtivas do motor e do tipo de acionamento empregado
(chave compensadora, estrela‐triângulo, etc.). Através dos gráficos tempo de fusão x
corrente dos fusíveis NH e Diazed é p
possível estimar o tempo
p de atuação
ç p
para a corrente
de partida do motor. Assim tem‐se que:
Taf  Tpm
Taf : Tempo de atuação do fusível (s).
Tpm : Tempo de partida do maior motor (s).
g) Proteção da isolação dos condutores dos circuitos terminais e de distribuição:
K2 S2
Taf  Tsc 
I cs2
Tsc : Tempo máximo em (s) que a isolação do condutor suporta para
uma corrente de curto-circuito trifásica simétrica - I sc ((A).
)
Nota: A integral de Joule que o fusível deixa passar não deve ser superior à integral de Joule
necessária para aquecer o condutor desde sua temperatura para serviço em regime contínuo
até a temperatura limite de curto‐circuito.
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Curvas tempo x corrente do fusível e condutor
e condutor
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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h) Proteção dos dispositivos de comando e manobra: Devem ser protegidos contra as
correntes de falta a jusante de sua instalação. Normalmente, os fabricantes indicam a
corrente máxima dos fusíveis que devem ser pré‐ligados aos dispositivos a fim de
eliminar as correntes de falta. Deve ser garantida a seguinte relação:
• Contator:
I nf  I nfc
I nff : corrente nominal do fusível projetado (A).
I nfc : corrente nominal máxima do fusível indicado pelo fabricante
do contator (A).
• Relé Térmico:
I nf  I nfr
I nf : corrente nominal do fusível projetado (A).
I nfr : corrente nominal máxima do fusível indicado pelo fabricante
do relé de sobrecarga/bimetálico (A).
• Chave Seccionadora:
I nf  I nfch
I n sec  1,15  I nm
I n sec  1,35  I cap (Correntes Nominais)
I nff : corrente nominal do fusível projetado (A).
I nfch : corrente nominal máxima do fusível indicado pelo fabricante
da chave seccionadora (A).
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 Exemplo de aplicação 5.8 (10.7): Determinar a corrente nominal dos fusíveis de proteção
dos circuitos terminais e de distribuição mostrados no diagrama da figura abaixo. Os
circuitos estão contidos em eletroduto enterrado e a isolação do condutor é de PVC, do tipo
unipolar. O tempo de partida dos motores é de 2s. A carga C é composta de 728 lâmpadas
fluorescentes de 110 W com reator de alto fator de potência, 40 aparelhos de ar‐
condicionado de 12000 BTUs (1,90 kW) e dez chuveiros elétricos de 3500 W.
Diagrama Unifilar para o Exemplo 5.8.
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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Seletividade
É a capacidade que possui o sistema de proteção de selecionar a parte danificada
do circuito e retirá‐la de serviço sem alterar os circuitos em condições normais.
Coordenação
Ato ou efeito
At
f it de
d dispor
di
d i ou mais
dois
i dispositivos
di
iti
d proteção
de
t ã em série,
é i de
d forma
f
a atuarem em uma sequência de operação preestabelecida garantindo a
seletividade da proteção.
 Tipos
Ti
d Seletividade:
de
S l ti id d
1. Seletividade amperimétrica;
2 Seletividade cronológica;
2.
3. Seletividade lógica.
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Seletividade Amperimétrica:
p
Baseada no princípio de que as correntes de curto‐circuito crescem à medida que
o ponto de defeito aproxima‐se da fonte de suprimento.
• Ajuste das proteções P1 e P2 devem satisfazer:
I p1  I cs  I p 2
• A primeira proteção a montante do ponto de A primeira proteção a montante do ponto de
defeito deve ser ajustada a um valor inferior à corrente de falta ocorrida dentro da zona protegida:
I p 2  0,8  I cs
• As proteções situadas fora da zona protegida devem ser ajustadas com valores superiores à corrente de defeito:
I p1  I cs
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 Seletividade Cronométrica:
• Baseada no princípio de que a temporização intencional do dispositivo de proteção
próximo ao ponto de defeito seja inferior à temporização intencional do dispositivo de
proteção a montante.
• A diferença dos tempos de disparo de duas proteções consecutivas deve corresponder ao
tempo de abertura do disjuntor acrescido de um tempo de incerteza de atuação das
referidas proteções. Essa diferença, denominada intervalo de coordenação, é assumida
com valores entre 0,2 e 0,5 s.
 Para uma falta em D:
• P4 deve atuar em 0,1s;
• Caso P4 falhe, P3 atua em 0,5s;
• Caso P4 e P3 falhem, P2 deve
atuar em 0,9s;
• Caso P4, P3 e P2 falhem, P1 deve
atuar em 1,3s.
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 Fusível em Série com Fusível: A corrente nominal do fusível protegido (fusível a
montante) deve ser igual ou superior a 160% do fusível protetor (fusível a jusante):
I fm  1,
1 6  I fj
I fm : Corrente nominal do fusível protegido, isto é, a montante (A);
I fj : Corrente nominal do fusível protetor, isto é, a jusante (A).
0,04
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
Fusível NH NH –
Zonas de Atuação
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
Fusível NH –
NH
Zonas de Atuação
Taf80 = 0,2s
0 2s
Taf160 = 0,4s
Δt=0,4‐0,2=0,2 s (ok)
Tempo de coordenação
Tempo de coordenação
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
Tabela de Seletividade entre fusíveis
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Fusível em Série com Disjuntor Termomagnético:
a) Faixa de sobrecarga: a seletividade é garantida quando a curva de desligamento do relé
térmico do disjuntor não corta a curva do fusível.
b) Faixa de curto‐circuito: é necessário que o tempo de atuação do fusível seja igual ou
superior a 50 ms ao tempo de disparo do relé eletromagnético:
Taf  Tad  50 ms
Taf : Tempo de atuação do fusível (ms);
Tad : Tempo de atuação do disjuntor (ms).
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Disjuntor Termomagnético em Série com Fusível:
a) Faixa de sobrecarga: a seletividade é garantida quando a curva de desligamento do relé
térmico do disjuntor não corta a curva do fusível.
b) Faixa de curto‐circuito: é necessário que o tempo de atuação do relé eletromagnético
do disjuntor seja igual ou superior a 100 ms ao tempo de disparo do fusível:
Tad  Taf  100 ms
Taf : Tempo de atuação do fusível (ms);
Tad : Tempo de atuação do disjuntor (ms).
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Disjuntor em Série com Disjuntor:
a) Faixa de sobrecarga: a seletividade é garantida quando a curva de ambos os disjuntores
não se cortam.
b) Faixa de curto‐circuito: Deve‐se satisfazer duas condições:
Montante
1. Tad 1  Tad 2  150 ms
2. I ad 1  1, 25  I ad 2
Jusante
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Seletividade Lógica (SL): Lógica de bloqueio (intertravamento) de dispositivos de
proteção, mais especificamente
f
relés
lé digitais,
d
através
é de
d envio de
d sinais digitais
d
d bloqueio
de
bl
de um relé digital a outro de modo a se garantir a seletividade. A lógica básica é como
segue:
1) A primeira proteção a montante (mais próxima) do ponto de defeito é a única
responsável pela atuação do dispositivo de abertura do circuito;
2) O restante das proteções a montante do ponto de defeito receberão o sinal de
bloqueio de SL de modo a se garantir a atuação de somente a proteção mais próxima do
defeito;
3) As proteções situadas a jusante do ponto de defeito não receberão sinal digital de
bloqueio (SL);
4) Cada proteção deve ser capaz de receber um sinal digital da proteção a sua jusante e
enviar um sinal digital à proteção a montante e, ao mesmo tempo, acionar o dispositivo
de abertura do circuito;
5) A proteção mais próxima do ponto de defeito é ajustada para atuação em 50 ms e as
demais proteções a montante em 100 ms;
6)) Cada proteção é ajustada para garantir a ordem de bloqueio durante um tempo
definido pelo procedimento da lógica de seletividade, cuja duração pode ser admitida
entre 150 a 200 ms.
5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
Esquema de Seletividade Lógica (SL)
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5 – Proteção e Coordenação – Dimensionamento da Proteção
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 Exemplo de aplicação 5.9:
5 9: Considerando o sistema de proteção projetado no exemplo
5.8, verifique se os fusíveis escolhidos estão coordenados. Caso não se obtenha
coordenação escolha novos dispositivos de modo a garantir a coordenação.
Diagrama Unifilar Exemplo 5.8.