Proteção de Geradores: 1º passo é o estudo do fluxo de potência, 2º

Um Sistema Elétrico é composto
por: Geração de Tensão (13,8kV) ->
1; Transformador para alta tensão
(138 kV – 765 kV – CA/CC) -> 2;
Linha de Transmissão (440 kV) -> 3;
S.E. de Interligação (440 kV -> 138
kV) -> 4; Linha de Transmissão (139
kV a 69 kV) -> 5; S.E. Distribuição;
(138/88 kV -> 13,8/23 kV) -> 6;
Rede de Distribuição (23 kV) -> 7;
Transformador final (23/0,22 kV) ->
8 Proteções para cada item: 1)Surto
Elétrico; Sub-tensão; Sobre-tensão;
e todos os outros.... 2)Sobrecorrente; Diferencial; Sobre-tensão;
3)Sobre-corrente; Diferencial;
Distância; Sobre-tensão; 4) Sobrecorrente; Diferencial; 5)Sobrecorrente; Distância; 6)Sobrecorrente; Diferencial; 7)Disjunto
M.T. Curto-Circuito Independe de
Carga, pois a resistência é
praticamente nula, portanto, é a
corrente máxima que o Gerador
pode gerar. A proteção é avaliada
em função do Aquecimento
(Temperatura) e da Dinâmica
(Força). Bobina de Restrição: inibe a
energização do trafo na partida,
efeito harmônico. Corrente
simétrica de curto circuito – é
aquela em que a componente
senoidal da corrente se forma
simetricamente em relação ao eixo
dos tempos (figura ao lado). É
característica das correntes de
curto-circuito permanentes e é
utilizada para se determinar a
capacidade dos equipamentos em
suportar os efeitos térmicos
provocados por estas correntes.
Corrente assimétrica de curto
circuito – é aquela em que a
componente senoidal da corrente se
forma assimetricamente em relação
ao eixo dos tempos (figura ao lado).
Pode assumir as seguintes
características: a) Corrente
parcialmente assimétrica. b)
Corrente totalmente assimétrica. c)
Corrente inicialmente assimétrica e
posteriormente simétrica. Curtocircuito nos terminais do gerador
O gerador é a principal fonte das
correntes de curto-circuito.Possuem
reatâncias internas limitadoras que
variam durante a ocorrência de uma
falta. Estas reatâncias são denominadas, subtransitória, transitória e
síncrona. A variação das reatâncias
faz com que as correntes também
variem ao longo da permanência do
curto (figura ao lado). Curtocircuito distante dos terminais do
gerador Afastando-se do gerador, a
impedância das linhas de
transmissão e distribuição aumenta,
reduzindo a influência das
impedâncias do sistema de geração.
A corrente de curto-circuito será
formada por uma componente
contínua (decrescente durante o
período transitório) e por uma
componente simétrica que
persistirá durante o regime
permanente (até ser interrompida
por algum dispositivo de proteção).
O componente contínuo é formado
em virtude de propriedades
características de fluxos magnéticos,
que não variam bruscamente. A
qualquer instante do período
transitório, a soma da componente
simétrica com a componente
contínua resulta no valor da
componente assimétrica da corrente
de curto-circuito. Podem ser
definidas as seguintes quantidades:
a) Corrente eficaz de curto-circuito
simétrica permanente (ICS) – é a
corrente
de curto simétrica, dada em seu
valor eficaz. b) Corrente eficaz
inicial de curto-circuito simétrica
(ICIS) – é a corrente, em
seu valor eficaz no instante do
defeito. c) Impulso da corrente de
curto-circuito (ICIM) – é o valor
máximo da corrente de defeito dado
em seu valor instantâneo. d)
Potência de curto-circuito simétrica
(PCS) – corresponde ao produto da
tensão de fase pela corrente
simétrica de curto-circuito. Se o
defeito for trifásico, deve-se
multiplicar por √3.
Proteção de Geradores: 1º passo é
o estudo do fluxo de potência, 2º
passo é a análise do fluxo
coordenação e seletividade.
Proteção de Geradores: 1º passo é
o estudo do fluxo de potência, 2º
passo é a análise do fluxo
coordenação e seletividade. TIPOS
DE CURTO CIRCUITO Curto
circuito trifásico: Caracteriza-se
quando as tensões nas três fases se
anulam no ponto de defeito.
Geralmente são as de maior valor e
são usadas para: − ajustes de
dispositivos de proteção contra
sobre-correntes; − determinar a
capacidade de interrupção de
disjuntores; − determinar a
capacidade térmica de cabos e
equipa-mentos; − capacidade
dinâmica de equipamentos e
barramentos. Curto circuito
bifásico Pode ocorrer em duas
situações distintas. Na primeira, há
contato somente entre dois
condutores de fases diferentes (a) e
na segunda, além do contato direto
entre os dois condutores, já a
participação do elemento terra (b).
Curto circuito fase-terra
Pode ocorrer em duas situações
diferentes. Na primeira, há somente
contato entre o condutor fase e a
terra (a) e na segunda, há o contato
simultâneo entre dois condutores
fase e a terra (b). Esta corrente é
utilizada para: - ajuste dos valores
mínimos dos dispositivos de
proteção contra sobrecorrentes; seção mínima do condutor de uma
malha de terra; - limite de tensões
de passo e de toque; dimensionamento de resistor de
aterramento. Esta corrente costuma
ser maior que a corrente de curto
trifásica nos terminais do
transformador da subestação, na
condição de falta máxima. Algumas
considerações Quando as
impedâncias do sistema são muito
pequenas, as correntes de curtocircuito de uma forma geral
assumem valores muito elevados,
capazes de danificar térmica e
mecanicamente os equipamentos da
instalação. Pode acontecer de não
existir no mercado equipamentos
com capacidade suficiente para
suportar determinada corrente de
curto. Neste caso, deve-se buscar
meios para reduzir o valor desta
corrente utilizando-se uma das
seguintes opções: → dimensionar os
transformadores de força com
impedância percentual elevada;
→ dividir a carga da instalação em
circuitos parciais alimentados
através de vários transformadores;
→ inserir uma reatância série no
circuito principal ou no neutro do
transformador quando se tratar de
correntes monopolares elevadas. A
aplicação desta reatância acarreta
uma redução do fator de potência da
instalação, necessitando a aplicação
de banco de capacitores para elevar
o seu valor. DETERMINAÇÃO DAS
CORRENTES DE CURTO CIRCUITO
Devem ser determinadas em todos
os pontos onde se requer a
instalação de equipamentos ou
dispositivos de proteção. Numa
instalação industrial convencional,
podem-se estabelecer alguns pontos
de importância fundamental, ou
seja: → ponto de entrega de energia,
cujo valor é fornecido pela
companhia supridora; →
barramento do quadro geral de
força (QGF), devido â aplicação dos
equipamentos e dispositivos de
manobra e proteção do circuito
geral e dos circuitos de distribuição;
→ barramento dos CCMs, devido à
aplicação dos equipamentos e
dispositivos de proteção dos
circuitos terminais dos motores; →
terminais dos motores, quando os
dispositivos de proteção estão ali
instalados; → barramento dos
quadros de distribuição de luz
(QDL), devido ao dimensionamento
dos disjuntores normalmente
selecionados para esta aplicação.
Impedâncias do sistema No
cálculo das correntes de curtocircuito são consideradas as
impedâncias dos
principais elementos do circuito. É
possível, no entanto, desprezar
algumas destas impedâncias,
dependendo de algumas
considerações. Quanto menor a
tensão do sistema, mais necessário é
considerar um maior número de
impedâncias, devido a influência
delas no valor final da corrente.
Como orientação, abaixo são
destacados os elementos que devem
ser considerados,
em função da tensão do sistema.
destacados os elementos que devem
ser considerados,
em função da tensão do sistema.
a) Sistemas primários (tensões
acima de 2400 V). Transformadores
de força.
Circuito de condutores nus ou
isolados de grande comprimento.
Reatores limitadores. b) Sistemas
secundários (tensões abaixo de 600
V). Transformadores de força.
Circuitos de condutores nus ou
isolados de grande comprimento.
Reatores limitadores.
Barramentos de painéis de
comando de comprimento superior
a 4 metros.
Impedância de motores.
APLICAÇÃO DAS CORRENTES DE
CURTO-CIRCUITO
Dentre as aplicações práticas podese citar: − determinação da
capacidade de ruptura dos
disjuntores; − determinação das
capacidades térmica e dinâmica dos
equipamentos elétricos; −
dimensionamento das proteções;
− dimensionamento da seção dos
condutores dos circuitos elétricos;
− dimensionamento da seção dos
condutores da malha de terra.