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O que é uma Sobreintensidade?
Uma sobreintesidade é uma corrente de intensidade superior à nominal. Para este
efeito, a intensidade de corrente máxima admissível num condutor é considerada como
a sua intensidade nominal.
As sobreintensidades podem resultar de sobrecargas verificadas em aparelhos de
utilização (aumento da potência absorvida por estes aparelhos em relação à sua potência
nominal), devido a curto-circuito ou defeitos
Como realizar a protecção?
É efectuada por aparelhos de protecção, este tipo de aparelho é destinado a
impedir ou limitar os efeitos perigosos ou prejudiciais da passagem de uma corrente de
intensidade superior à admissível nas canalizações ou aparelhos de utilização, aos quais
possam estar sujeitas pessoas ou instalações.
A protecção contra curtos-circuitos deverá ser estabelecida de forma a garantir
que a duração do curto-circuito seja limitada a um tempo suficientemente curto para não
alterar de forma permanente as características das canalizações e dos aparelhos.
Os aparelhos destinados a assegurar simultaneamente a protecção contra
sobrecargas e contra curtos-circuitos, deverão possuir poder de corte que lhes permita
eliminar, com segurança a corrente de curto-circuito previsível no ponto da instalação
em que forem estabelecidos
E a actuação?
Os aparelhos destinados a assegurar a protecção contra curtos-circuitos deverão
ter poder de corte, pelo menos, igual à corrente de curto-circuito previsível no ponta da
instalação em que forem estabelecidos e um tempo de corte de uma corrente resultante
de um curto-circuito franco, que se produza em qualquer ponto do circuito em que
forem inseridos, inferior ao tempo a partir do qual a passagem dessa corrente de curtocircuito possa alterar de forma permanente as características da instalação.
Admitir-se-á o emprego de aparelhos de protecção com poder de corte inferior à
corrente de curto-circuito previsível no ponto da instalação em que forem estabelecidos,
desde que existam, em série e a montante desses aparelhos, outros aparelhos de
protecção com poder de corte adequado. Alem disso, as características do conjunto dos
aparelhos de protecção deverão ser tais que os aparelhos existentes a jusante cortem as
correntes de curto-circuito de intensidade inferior ao seu poder de corte e, para as de
intensidade superior, o tempo de corte do aparelho situado a montante seja menor que o
do situado a jusante (por exemplo, de corta-circuitos fusíveis de alto poder de corte
em série com disjuntores de poder de corte inferior ao da corrente de curtocircuito previsível no ponto onde este se encontrem estabelecidos (os corta-circuitos
fusíveis podem ser instalados imediatamente a montante do disjuntor ou no inicio da
canalização respectiva)). Espera-se que os aparelhos de protecção com poder de corte
reduzido sejam dotados de protecção mecânica evitando a eventual projecção de
estilhaços.
Aparelhos que asseguram unicamente a protecção contra sobrecargas:
•
contactores-disjuntores equipados apenas de relés térmicos.
Aparelhos que asseguraram simultaneamente a protecção contra sobrecargas e contra
curtos-circuitos:
•
•
Disjuntores de máximo de corrente (associados, eventualmente, a corta-circuitos
fusíveis da classe aM )
Corta-circuitos fusíveis das classes gF ou gT.
Num transformador a protecção pode ser composta por três relés, um para cada
fase, ou então com um único relé trifásico. O circuito da protecção inicia-se
normalmente nos TI’s.
O relé associado a cada TI, vai carregar a bobine de um relé auxiliar de bloqueio
após um tempo ajustado, retirando posteriormente o Transformador de Potência de
serviço.
Origem?
Os transformadores de potência AT/MT ou MT/BT podem sofrer danos devido a
defeitos de origem interna, ou de origem externa, tais como sobrecargas ou curtocircuitos, submeter o transformador a um sobreaquecimento e a esforços
electrodinâmicos excessivos. Ou de origem interna, tais como curto-circuitos entre
espiras, entre enrolamentos ou entre um enrolamento e a cuba, de intensidade variável
segundo a sua localização.
A detecção e eliminação destes diferentes defeitos implica o emprego de vários
tipos de relés de protecção, cujas funções e utilização são explicitadas pelo texto e
esquemas seguintes.
No entanto, os defeitos próprios ao circuito magnético (aquecimentos locais por
correntes induzidas) não podem ser detectados por uma protecção eléctrica, sendo-o por
um relé mecânico accionado pela emanação de gases produzida pelo defeito (por
exemplo no caso de transformadores refrigerados a óleo).
Intensidades de Correntes de Curto-circuito
As intensidades de corrente de curto-circuito são calculadas em função da
potência de curto-circuito da rede, SccR, da tensão de curto-circuito do(s)
transformador(es) e pressupondo que os curto-circuitos são trifásicos simétricos. De
todos os tipos de defeito possíveis, esta é a que conduz aos valores máximos das
intensidades de corrente.
O valor de SccR é fornecido pela Empresa Distribuidora de Energia Eléctrica, e a
tensão de curto-circuito do(s) transformador(es) é fornecido pelo fabricante.
Intensidade de corrente de curto-circuito na Alta Tensão
A intensidade de corrente de curto-circuito na Alta Tensão poderá ser provocada
por um curto-circuito no lado da Alta Tensão ou no lado da Baixa Tensão. Esta
intensidade de corrente será sempre superior para o caso do curto-circuito ser na Alta
Tensão, pois o valor total da impedância de curto-circuito será menor.
Intensidade de corrente de curto-circuito na Baixa Tensão
O cálculo da intensidade de curto-circuito na Baixa Tensão, na maioria dos
casos, resulta apenas de curto-circuitos no circuito Baixa Tensão.
Para o cálculo desta intensidade de corrente de curto-circuito é necessário conhecer a
impedância de curto-circuito equivalente da rede distribuidora (referida ao secundário) e
também a impedância de curto-circuito do(s) transformador(es).
Detecção de curto-circuitos:
•
Indicadores de c.c : Sensível a corrente de curto-circuito e ao sentido da corrente
de c.c.
A detecção é feita e é isolado o troço mediante as indicações dos indicadores de curtocircuito.
•
Protecção simples:
Corta-circuitos fusíveis utilização nos transformadores de Tensão e
transformadores de potência de pequena capacidade.
Protecção de TT: só necessário prever a protecção contra curto-circuitos
Protecção
de
Potência:
protecção
contra
curto-circuitos
e
Sobrecargas(selectividade quanto á corrente de arranque e a sobrecargas permitidas).
A protecção pode ser efectuada por(S>250KVA):
Protecção por corta-circuitos fusíveis + interruptor seccionador
Protecção por disjuntores
Protecção por corta-circuitos fusíveis + interruptor seccionador
Utilizados em transformadores de distribuição S<1600KVA a 10KV ou S<
1000KVA a 20KV, com frequência de manobras baixas.
A escolha e o ajuste dos fusíveis são realizados, respeitando margens de
segurança, e mediante a consulta de curvas que relacionam correntes e tempo de
actuação.
As protecções são colocadas de modo a actuarem selectivamente.
Protecção por disjuntores
Utilizada em transformadores de distribuição S>800KVA, ou em transformadores
onde se prevê uma elevada frequência de manobras (T.I.+Relés).
Nos transformadores triangulo-estrela só são necessárias 2 equipas TI+relé.
È necessário que a escolha e ajuste das protecções seja efectuado mediante as curvas
de disparo de disjuntores. Aqui é necessário ter em atenção que as curvas tem duas
características: a característica da protecção térmica e a característica da protecção
contra curto-circuitos. A característica da protecção térmica inclui duas curvas; disparo
a quente e disparo a frio.
As protecções contra c.c. podem ser realizadas através de :
•
•
Fusíveis
Dispositivos de protecção+Disjuntor
Para os Fusíveis é obrigatório a sua existência nas três fases dos
transformadores.
Para os disjuntores, é necessário vereficar o regime de neutro:
•
•
Neutro isolado: equipas de TI/Relé MI em duas fases
Neutro ligado à terra (directamente ou através de impedância)
Dispensa de protecções contra c.c. em transformadores:
•
Quando as suas canalizações são ligadas directamente a quadros de
repartição onde existem dispositivos de protecção
•
Nos circuitos ou aparelhos cuja interrupção possa originar perigos para o
funcionamento da instalação ou inconvenientes para a exploração>Medidas para evitar c.c. manutenções mais frequentes, afastamento de
materiais explosivos
•
Em subestações em que os transformadores estão ligados em blocos, e a
protecção é feita por disjuntores das linhas, a protecção é assim
dispensada do lado do primário dos transformadores. Para S>5MVA e
U>=60KV, existem dispositivos de protecão interna+telecomando->
abertura dos disjuntores das linhas
•
Nos PTs equipados com um só transformador de S<=250KVA, existe a
dispensa de protecção contra c.c do lado do primário e dispositivos de
protecção interna(por ex. Relé de bochholz). A protecção é garantinda
pela protecção da linha
Como é economicamente inviável o uso de aparelhagem que meça directamente as
tensões e correntes de linha, utilizam-se os transformadores de instrumentos que
possuem os seguintes objectivos:
•
•
•
Alimentar o sistema de protecção e medição com tensão e corrente reduzida,
mas proporcional ás grandezas dos circuitos de mais alta tensão.
Proporcionar isolamento entre o circuito de alta tensão e os instrumentos e,
consequentemente, segurança do pessoal
Padronizar a fabricação dos instrumentos.
São duas as grandezas medidas através dos transformadores de instrumentos:
•
•
Corrente;
Tensão;
E para medi-las são utilizados, respectivamente:
•
•
Transformador de corrente
Transformador de tensão
O Transformador de corrente tem o primário ligado em série com o circuito
principal e o secundário ligados aos reles e/ou instrumentos de medição, cujo valor da
corrente secundaria depende da relação de transformação do equipamento (nº de
espiras).
O transformador de tensão tem o objectivo de reduzir o valor da tensão de um
determinado circuito para níveis compatíveis com instrumentos de medição e reles de
protecção. São projectados para uma tensão secundária nominal padronizada de 115V, e
o tipo de carga conectada ao seu secundário é normalmente relés ou voltímetros.
Nos transformadores de grande porte, as protecções secundárias (protecção de
2ªlinha), é normalmente feita por relés de sobrecorrente. Estes reles operam quando há
falha da protecção principal da alimentação, protecção de barras ou no próprio
transformador. Esta falha está normalmente associada a um defeito em relés, TC,
disjuntor ou no circuito de corrente contínua.
Protecção contra sobrecargas e curto-circuitos entre fases em
transformadores
Quando o valor máximo da corrente de funcionamento em condições normais é
ultrapassada, diz-se que o transformador está a trabalhar em sobrecarga. Os
transformadores são equipamentos que podem suportar sobrecargas razoáveis durante
um determinado tempo.
Para curto circuitos entre fases no transformador, ou no seu lado de BT, haverá
elevação das correntes, para valores bem superiores quando comparados ao de
sobrecargas, podendo operar o relé de protecção.
Tanto para sobrecargas como para o caso de defeitos entre fases, o relé vai
carregar uma bobine de um relé auxiliar de bloqueio, que após um tempo ajustado
(selectividade), retira o transformador de operação.
A protecção de sobrecorrente pode ser composta por 3 reles (um para cada fase)
ou por um único relé trifásico. Este tipo de relé esta normalmente ligado aos TC, que
podem ser de pedestal (externo) ou localizados nas buchas do lado de alta tensão do
transformador (interno). Este ultimo está junto do TC do circuito de protecção
diferencial do transformador, conforme a figura seguinte:
Ligação dos TCs
Os TCs deste tipo de
protecção são ligados em estrela
com o neutro á terra. Como se
pode ver na de maneira
simplificada, os secundários dos
TCs estão conectados às bobines
dos relés. Estes relés, são reles
de sobrecorrente temporizados
em circuito de corrente alternada
que opera quando a corrente
ultrapassa um valor prefixado.
No caso de sobrecarga, as
correntes que circulam nas
bobines dos relés passam a ter
valores acima do seu ajuste,
provocando a sua operação. No
ponto de fechamento da estrela,
o somatório das correntes será
igual a zero.
Para curto-circuito, entre fases no lado de baixa tensão do transformador,
ocorrerá um desequilíbrio entre as correntes com elevação anormal dos seus valores,
acarretando a operação do relé.
A figura seguinte apresenta os esquemas simplificados dos dois casos
anteriormente mencionados.
A actuação do relé, provoca a abertura do disjuntor do lado de 138KV,
descarregando o transformador e os disjuntores gerais.
Protecção contra curto-circuitos entre Fase e Terra no lado de
baixa tensão de transformadores.
Esta protecção tem a finalidade de operar para um defeito fase-terra no lado de
baixa tensão do transformador, quando existir falha da protecção principal (primeira
linha). Quando os reles operam, carregam uma bobine do relé auxiliar, retirando o
transformador de operação.
Ligação dos TCs
Para
transformadores ligados
em Triangulo – Estrela
com ligação á terra, o
primário desta protecção
está conectado á malha
de terra e ao neutro deste
transformador.
Quando ocorrer
um defeito fase-terra, a
corrente de curto-circuito
circula pela neutro do
transformador
e
a
corrente
secundaria
referente sensibiliza o
relé( ligado ao lado do
secundário do TC), actuando de modo a retirar o transformador de operação. Para
diminuir o valor desta corrente de defeito, é utilizado resistência de terra no neutro do
transformador.
Para
transformadores ligados em
Triangulo – Triangulo,
existe a necessidade da
instalação
de
um
transformador terra ligado
em
zig-zag,
com
o
objectivo
de
fornecer
referencial para a terra ao
transformador de força. O
primário do TC desta
protecção fica ligado ao
neutro do transformador
terra. Portanto, quando
ocorre um defeito faseterra, a corrente de curto
circuito procura o neutro
deste equipamento. Esta
corrente sensibiliza o relé
(conectado ao secundário
de TC), actuando de modo
a retirar o transformador de
força de operação.
Actuação da Protecção
Existe um relé é ajustado de modo a actuar quando o transformador estiver com
cerca de 43% de
sobrecarga, e outro
é ajustado para
actuar
com
a
passagem de uma
corrente
muito
baixa(menor tap do
relé), sendo que
estes
ajustes
possuem tempos de
actuacção
superiores aos das
protecções
principais(1ª linha)
dos transformadores
(selectividade).
Quando os
reles operam, os
seus
contactos
fecham
fazendo
com
que
se
carregue da bobine
do relé auxiliar.
Este relé possui
múltiplos contactos,
sendo responsável
pela execução de
funções especificas,
tais como:
• Alarme
• Abertura dos disjuntores gerais do transformador
• Abertura e bloqueio dos disjuntores junção de barra, etc.
Caso o
defeito
não
seja eliminado
pela actuação
do
rele
auxiliar
anterior,
conclui-se que
o
defeito
(curtocircuito),
ocorre na parte entre o transformador e as buchas de entrada dos seus disjuntores gerais.
Por este motivo é utilizado um outro relé (temporizador), que é carregado na operação
dos relés principais e actua em conjunto com o auxiliar, com a finalidade de isolar o
transformador.
Protecção contra incêndios
Para entendermos, um transformador consta de umas bobinas submergidas numa
cuba de óleo, que actua como refrigerador e isolante. A cuba tem a possibilidade de se
dilatar, de modo a absorver a expansão do óleo. Para as subidas de temperatura deve-se
regulas as protecções de modo a que a primeira actue aproximadamente aos 70º, aqui
deve existir o disparo de uma forte buzina; a segunda actua aos 90º aproximadamente, e
deve inevitavelmente cortar a energia que o alimenta, evitando assim a sua avaria.
Nos transformadores em banho de óleo:
Intenção:
•
•
Limitar as consequências
Evitar a propagação
Medidas regulamentares:
•
•
•
•
•
•
Interdição do emprego de matérias combustíveis nas instalações interiores
Fossa com brita (> 200Kg de óleo)
Temperatura do óleo (relés para o controlo)
Extintores
Ou mesmo a existência de um sistema complexo de protecção (instalações
importantes)
Portas corta-fogo
Transformador Protector
A título indicativo, o Link para quem se encontrar interessado:
http://www.sergi-france.com/html/tptestp.html
Se perferirem possuo um Catalogo com varias caracteristicas, enviem um
email, que poderei disponibilizar para consulta.
[email protected]