Estudo de curto-circuito e de seletividade

SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO

Curto-circuito e seletividade Esta apresentação visa rever conceitos básicos e introduzir um software para estudo de curto-circuito, seletividade e Arc Flash. Curto-circuito ocorre pelo contato acidental de condutores com tensões diferentes. Procedimentos de projeto e normas relativas à operação e manutenção de equipamentos elétricos visam minimizar os efeitos danosos à planta, aos equipamentos, e a pessoas, decorrentes de curto-circuiuto. Curto-circuito e seletividade

Estudo de curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos A corrente de curto-circuito possui uma componente senoidal de regime e uma componente de corrente contínua cuja amplitude depende do instante de ocorrência do defeito.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos Capacidade de interrupção de um disjuntor: Corrente máxima que o disjuntor pode interromper de uma forma segura. Considera-se que quando inserido num circuito de alimentação, tendo seus terminais de saída curto- circuitados, a corrente máxima que circulará no mesmo será inferior à sua capacidade de interrupção. A capacidade de interrupção normalmente é especificada para corrente simétrica embora o disjuntor tenha que suportar a corrente máxima.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos Além do disjuntor, fusíveis são elementos de proteção contra curto-circuito que possuem geralmente maior capacidade de interrupção, mas que tem a desvantagem de terem que ser substituídos em caso de atuação. Elementos de manobra como contatores e chaves motorizadas de abertura rápida possuem pequena capacidade de interrupção, não sendo apropriados para interromper curto- circuito. Os efeitos da corrente de curto-circuito, podem ser térmicos e mecânicos. Suportes de barramento devem aguentar os esforços mecânicos. Em caso de não atuação adequada das proteções podemos ter ainda arco elétrico (arc flash).

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos Existem outros motivos para a ocorrência de assimetrias: O curto-circuito mais frequente não é o trifásico equilibrado, mas sim curto-circuito monofásico ou bifásico, envolvendo ou não a terra. Sistemas trifásicos assimétricos podem ser substituídos por soma de sistemas simétricos de sequência positiva, de sequência negativa e de sequência zero. As impedâncias de transformadores e de cabos limitam o curto-circuito. Motores Síncronos e de Indução funcionam como geradores na ocorrência de curto-circuito nas fases que os alimentam. As impedâncias de sequência positiva, sequência negativa e sequência zero não são sempre iguais.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos Na ocorrência de curto-circuito a corrente varia como se as impedâncias de máquinas elétricas variassem com o tempo O gráfico mostra a corrente de curto-circuito simétrica variando no tempo devido à variação da reatância da máquina (subtransitória, transitória e síncrona). O fenômeno eletromagnético que acontece na máquina é bem mais complexo. Para efeito prático, a aproximação da variação da impedância é satisfatória.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos Sistemas trifásicos assimétricos podem ser substituídos por soma de sistemas simétricos de sequência positiva, de sequência negativa e de sequência zero.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos As correntes de curto-circuito são limitadas pelas impedâncias de transformadores, cabos maquinas elétricas e reatores. Os estudos de curto circuito pressupõe o levantamento destas impedâncias. Geralmente as impedâncias de sequência positiva, negativa e zero são diferentes. Simplificações de cálculo são usadas. Valores em PU e Potência de Curto- Circuito.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos DISJUNTORES

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Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos A Potência de Curto-Circuito num barramento de uma determinada planta é a Potência aparente para um curto-circuito trifásico neste barramento. Pcc = √3 • U • Icc (Valores Eficazes)

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos As instalações elétricas numa planta possuem normalmente diversos níveis de tensão, diversas fontes de energia, máquinas elétricas e capacitores que em caso de curto- circuito operam como fontes de energia adicionais. Para efeito de análise as impedâncias são refletidas para um único nível de tensão e os cálculos de curto circuito são feitos usando o teorema de Thévenin.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos A impedância de um transformador em % representa a percentagem da tensão primária que deve ser aplicada para se obter a corrente nominal no primário com o enrolamento secundário em curto- circuito. Na figura a tensão de 1.380V num Trafo de 13.800V no primário com o teste descrito corresponde a uma impedância de 10%.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos A figura mostra o circuito equivalente do transformador com as impedâncias do secundário refletidas para o primário. A indutância de magnetização Lm é normalmente muito maior que as indutâncias de dispersão Lp e Ls cuja impedância é maior do que o valor das resistências Rp e Rs. O circuito simplificado é o de uma indutância (Lp + Ls) em série com uma resistência (Rp + Rs). As impedâncias de todos os equipamentos devem ser refletidas para um nível único de potêncial.

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos –GRANDEZAS EM PU A equalização de potencial é feita escolhendo um potencial de base e uma potência de base. Em Análise de Redes, os valores percentuais ou PU são determinados a partir das duas relações físicas a seguir: V=Z.I S=V.I Assim, duas grandezas são escolhidas como valores bases e as outras duas são calculadas em relação as bases adotadas. Por convenção são escolhidas a tensão e a potência

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos –GRANDEZAS EM PU

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Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos –GRANDEZAS EM PU

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Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos –MATRIZES

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos –MATRIZES motor de indução

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos

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Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos

Mais de 80% de todos os acidentes elétricos industriais são resultado de arco elétrico e combustão de roupas inflamáveis. A temperatura do Arco pode alcançar 19.000°C isto representa quatro vezes a temperatura do sol. Queimaduras fatais poderão ocorrer a distância de 3m.

Energia de exposição é expressa em cal/cm², ou j/cm². 1 cal/cm2 é igual a exposição de um dedo na brasa do cigarro por 1 segundo. A exposição a uma energia de 1 ou 2 cal/cm² causará queimaduras de segundo grau na pele humana.

Ralph Lee - Método da Máxima Energia Incidente (Teórico) Geralmente aplicado quando as condições de contorno dos outro métodos não são respeitadas. Não é levado em consideração: O sistema de aterramento O nível de tensão As condições da tarefa A tecnologia usada nas instalações

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos

Curto-circuito e seletividade Revisão de conceitos A impedância de um transformador em % representa a percentagem da tensão primária que deve ser aplicada para se obter a corrente nominal no primário com o enrolamento secundário em curto- circuito. Na figura a tensão de 1.380V num Trafo de 13.800V no primário com o teste descrito corresponde a uma impedância de 10%.