DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER

8/8/2019 DISPOSITIVOS DE PROTEO ELETRICA_PARTE3_CLAMPER

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26O Setor Eltrico / Maio de 2010

Apoio

Proteo

e

selet

ividade

Rel df/dt Muitasvezes,esperaralgunsciclosparaoperarumreldefrequnciapodenoserumasoluorealde

proteodeumsistemaeltrico,poisestaesperapode

premriscoaoperaoe/ouequipamentosdosistema.

Nestescasos,lana-semodosrelsdf/dt,queoperam

quando a taxa devariaoda frequncia no tempo

dosistemacaiabaixodeumvalorpreestabelecidoou

ajustado.Aformadesefazerestaproteoconsisteem

monitoraratangente(derivada)datensonotempo,

cuja inclinao nos permitir avaliar a variao da

frequncia no tempo. A Figura 1 ilustra o exposto.Antes do distrbio a inclinao da tenso maior

(PontoA).Quandoocorreodistrbio,afrequnciacai

e tambm a inclinao (derivada Ponto B).Assim,

antesmesmodeatingiroprimeiromeiociclojsesabe

queafrequnciaircair.

Por Cludio Mardegan*

Captulo V

Dispositivos de proteo Parte III

Figura 1 Monitorao da frequncia pela derivada

(inclinao) da forma de onda de tenso.

Figura 2 Esquema unilar do rel de frequncia + df/dt.

Funo ANSI

Como normalmente esta funo utilizada em

conjuntocomoreldefrequncia,onmeroutilizado

paraafunoANSI81+df/dt.

Polarizao

Apolarizaodoreldf/dtportenso.

Conexo Aconexodoreldefrequncia+df/dtapresen-

tadanoesquemaunilardaFigura2.

Aplicao

Aaplicaodesterel feitaemsistemasemque

existeapossibilidadedehaveraperdaparcialdegerao

eaindaqueestasperdasnopossamsertoleradaspor

certo tempo, pois acabam impondo uma sobrecarga

extremagerao,quepodedanicaramquina,sendo

assimmuitousadonopontocomumdeacoplamento

entredois sistemasdegerao.Outraaplicao desta

proteofeitaemsistemasemquehanecessidade

derejeiodecargas(loadshadding)dealtavelocidade,

comoobjetivodedescartarcargasdeformaarecuperar

afrequnciadosistema.bvioqueosrelsauxiliares

demultiplicaodoscontatostambmdeverosermuito

rpidosparanodegradarotempodedescarte.

FusvelDenio

um dispositivo utilizado para a proteo de

sobrecorrenteemcircuitos,fundamentalmentecontra

curto-circuito,econstitudodeumelementocondutor

quesefundeeinterrompeocircuitoquandoacorrente

atingevaloresacimadasuacapacidadenominal.

Podem ser retardados, rpidos, ultrarrpidos,

limitadoresdecorrente,etc.


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Apoio

Figura 3 Curvas caractersticas do fusvel.

Figura 4 Efeito limitador do fusvel de ciclo para eliminar a falta.

Curvas caractersticas

Os fusveis apresentam quatro curvas caractersticas tempo

versus corrente.A saber: (a) tempomnimodefuso; (b) tempo

mximo de fuso; (c) tempo total para extino de arco; e (d)

caractersticadecurtadurao.Vejaascurvascaractersticasna

Figura3.

Curvas caractersticas do fusvel

Fusvel limitador de corrente

O fusvel limitador de corrente um dispositivo que pode

interrompera correntedecurto-circuitoemtemposdaordemde

deciclo,nodeixandoacorrentedecurto-circuitoatingiroseu

valordepicomximo.AFigura5ilustraoexposto.


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Apoio

Pro

teo

e

selet

ividade

Figura 5 Efeito limitador. Corrente de crista (pico) ca limitada.

Figura 6 Seletividade entre fusveis.

Seletividade entre fusveis

Paraquepossahaverseletividadeentredoisfusveis(1e2),

necessrioqueoI2tparatempototaldeeliminaodofusvel1

estejaabaixodoI2tparatempomnimodefusodofusvel2.

AFigura6ilustraoexposto

Tabelas de relao de calibre para seletividade Deve-sesempreconsultarastabelasfornecidaspelosfabricantes.

Nafaltadestas,ouemetapasdeprojetoemqueaindanosedispe

dofabricante,oIEEEStd242mostratambmalgumasrelaes.

Elos Constituemumaformabarata deproteo econsistembasica-

mente de um elemento fusvel colocado em um invlucro. No

apresentamelevadacapacidadede interrupoe soutilizadosem

redesdedistribuio,principalmenteareas.

AnormabrasileiraNBR-5359(EB123)daABNTprescrevetrs

tiposdeelosfusveisdedistribuio:elotipoK,HeT.OselostipoK

sodotiporpido.Soutilizadosparaaproteodealimentadores

eramais.OselostipoTsodotipolento.OselosdotipoHsodo

tipoaltosurto.Soutilizadosnaproteodetransformadores.

OselostipoKeTsuportamcontinuamenteaproximadamente150%

dovalordeseusrespectivoselos.OselostipoHsuportamcontinuamente

aproximadamente100%.OselostipoKeTcomeamaoperarapartirde

2.0xIn.OselostipoHcomeamaoperarapartirde1.5xIn.Deve-se

sempreconsultaracurvatempoxcorrentefornecidapelofabricante.

Apresenta-se a seguir as tabelas de coordenao entre elos

fusveisdedistribuio.

Elo a montante

Elo a jusante

6 K8 K

10 K

12 K

15 K

20 K

25 K

30 K

40 K

50K

65 K

80 K

100 K

140 K

10 K

190

50 K

17001700

1700

1700

1700

1700

1350

850

20 K

650650

540

320

80 K

28002800

2800

2800

2800

2800

2800

2800

2200

1450

30 K

10601060

1060

1050

870

500

140 K

58005800

5800

5800

5800

5800

5800

5800

5800

5800

5800

4500

2000

12 K

350210

40 K

13401340

1340

1340

1340

1100

660

200 K

92009200

9200

9200

9200

9200

9200

9200

9200

9200

9200

9200

9100

4000

15 K

510440

300

65 K

22002200

2200

2200

2200

2200

2200

1700

1100

25 K

840840

840

710

430

100 K

39003900

3900

3900

3900

3900

3900

3900

3900

3900

2400

MxiMacorrentedefalta - aMpre

Tabela 1 CoordenaoenTreelosfusveisdoTipo K.

Na gura acima (conhecida tambm como peak let-through current

chart) mostra-se que sem limitao o valor da corrente de curto-

circuito pode atingir valores de 42 kA de pico (Ponto A)

Utilizando-se um fusvel limitador com calibre de 160A, o valordo corrente de pico ir car limitada a 12 kA de pico (Ponto B)


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Apoio

Figura 7 Curva tempo x corrente para elos fusveis tipo H.

Proteo

e

selet

ividade

Elo a montante

Elo a jusante

6 T

8 T

10 T

12 T

15 T20 T

25 T

30 T

40 T

50T

65 T

80 T

100 T

140 T

10 T

350

50 T

3200

3200

3200

3200

32003200

2600

1500

20 T

1200

1200

1100

680

80 T

5000

5000

5000

5000

50005000

5000

5000

3800

1750

30 T

2000

2000

2000

2000

1700990

140 T

9700

9700

9700

9700

97009700

9700

9700

9700

9700

9700

7200

4000

12 T

680

375

40 T

2540

2540

2540

2540

25002100

1400

200 T

15200

15200

15200

15200

1520015200

15200

15200

15200

15200

15200

15200

15200

7500

15 T

920

800

530

65 T

4100

4100

4100

4100

41004100

4100

3100

1700

25 T

1500

1500

1500

1280

730

100 T

6100

6100

6100

6100

61006100

6100

6100

6100

4400

2200


Tabela 2 CoordenaoenTreelosfusveisdo Tipo T.

Elo a montante

Elo a jusante

1 H

2 H

3 H

5 H

8 H

Tabela 3 CoordenaoenTreelosfusveisdo Tipo Ke H

8 K

125

10 K

230

45

45

45

45

20 K

650

650

650

650

650

80 K

2800

2800

2800

2800

2800

140 K

5800

5800

5800

5800

5800

12 K

380

220

220

220

220

200 K

9200

9200

9200

9200

9200

15 K

510

450

450

450

450

65 K

2200

2200

2200

2200

2200

25 K

840

840

840

840

840

100 K

3900

3900

3900

3900

3900


50 K

1700

1700

1700

1700

1700

30 K

1060

1060

1060

1060

1060

40 K

1340

1340

1340

1340

1340

Elo a montante

Elo a jusante

1 H

2 H

3 H5 H

8 H

Tabela 4 CoordenaoenTreelosfusveisdo Tipo Te H

8 T

400

240

240240

240

10 T

520

500

500500

500

20 T

1200

1200

12001200

1200

80 T

5000

5000

50005000

5000

140 T

9700

9700

97009700

9700

12 T

710

710

710710

710

15 T

920

920

920920

920

65 T

4100

4100

41004100

4100

25 T

1500

1500

15001500

1500

100 T

6100

6100

61006100

6100


50 T

3200

3200

32003200

3200

30 T

2000

2000

20002000

2000

40 T

2540

2540

25402540

2540

Potncia (kVA)

5

10

15

25

Potncia (kVA)

10

15

30

45

75

112.5

150

200

225

500

750

1000

Tabela 5 elosfusveisdo Tipo H paraTransformadoresmonofsiCosem 13.2 Kv

Tabela 6 elosfusveisdo Tipo H e KparaTransformadoresTrifsiCosem 13.2 Kv

Conectados

Elo

-

-

1H

2H

5H

6K

6K

10K

12K

20K

30K

40K

fase-neutro

-

1H

2H

5H

fase-fase

-

-

1H

2H


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Apoio

Figura 8 Curvas tempo x corrente para elos fusveis tipo K.

Figura 9 Principais funes de fase de um disjuntor de baixa tenso:

LTD, STD com I2t OFF e instantneo.

Figura 10 Principais funes de fase de um disjuntor de baixatenso: LTD, STD com I2t ON e instantneo.

Proteo

e

selet

ividade

Disjuntores de baixa tensoTipos bsicos dos disjuntores de baixa tenso

Existem vrios tipos de disjuntores de baixa tenso. A

classicaomaiscomumenteencontradadivideestesdisjuntores

emduasgrandesclasses:osdisjuntoresabertos(PowerBreakersouLVPCBLowVoltagePowerCircuitBreakers)edisjuntoresdecaixa

moldada(MCCBMoldedCaseCircuitBreakers).

Osdisjuntoresdecaixamoldada,comooprprionomeindica,

socompostosporumacaixaisolantecomoumasefosseuma

unidade integral que aloja internamente todos os componentes

dodisjuntor.Suadesvantagemquequalquerproblemainterno

nodisjuntor praticamente impossvel de reparar, ouseja,tem

desubstitu-loporoutro.JosPowerBreakers,comosoabertos,

permitem o acesso s suas partes internas, sendo possvel a

manutenointernadeseuscomponentes.

Antigamentepraticamentetodososdisjuntoresemcaixamoldadaeramtermomagnticos.Oselementostrmicoseramconstitudosde

bimetlicoseasunidadesmagnticaspossuamumeletrom.

Comoavanodatecnologia,passou-seautilizardisparadores

(rels)eletrnicos,osquaispermitiramumamelhoradequaoda

suacurvadedisparo.Essesdisjuntorespassaramavirincorporados

comasseguintesfunes:

LTDLongTimeDelay(correnteetempo)

STDShortTimeDelay(correnteetempo)

Instantneounidadeinstantnea

Groundunidadedeterra

NaFigura9,podemserobservadasastrsregiesdessasfunes.

A funo LTD possui dois ajustes, um de corrente e outro de

temporizao. A funo STD possui tambm dois ajustes: um de

corrente e outro de temporizao. Alguns disjuntores possuem um

recursodeligaroI2tparaoSTDoudeixardesligada(acurvacareta

ouat),comomostradonaFigura10.OobjetivodoI2t,nestecaso,

melhoracomodar/coordenaracurvadisjuntorcomdispositivossituadosajusante,taiscomofusveise/oucorrentesdepartidademotores.

Afunoinstantneapossuisomenteajustedecorrente.Alguns

disjuntoresapresentam tambm uma quintafuno que consistedo

instantaneousoverride,ouseja,umafunoqueoperainstantaneamente,

para um valor predeterminado de fbrica, independente de ajustes

externos,cujafunoprotegeroprpriodisjuntor.

importanteobservarqueotempomostradonogrcotempo

xcorrenteparaosdisjuntoresretratamnosotempodeoperao

disjuntor (como no caso dos rels), mas tambm o tempo de

aberturaeextinodearco.


6/8


Apoio

Dados para especicao dos disjuntores de baixa tenso

Os principais dados necessrios para a especicao dos

disjuntoresdebaixatensoso:

Tensoamximatensonaqualodisjuntorpodeoperar;

FrequncianominalFrequnciaparaaqualfoiprojetadoparaoperar;

Corrente nominal Os disjuntores de caixa moldada soprojetadosparaoperarempara100%desuacorrentenominalpara

umatemperaturaespecicada.ONationalElectricalCode(NEC)

prescrevequenosedevepermitircircularmaisdoque80%de

sua capacidade, ou seja, deve-se calcular a corrente prevista e

dividirpor0.8.importantenotarqueosPowerBreakerspodem

operarcom100%desuacapacidadenominaletambmalguns

disjuntoresdecaixamoldadasoprojetadosparaisso;

Capacidadedeinterrupoomaiorvalordecorrente(rms

ecaz)queodisjuntorpodeinterromper;

Correntedecurtadurao(shorttimecurrent)ovalorde

correntemximaparaaqualodisjuntorcapazdesuportarosefeitosdacorrentede

curto-circuitoparaumtempoespecicado,normalmente0.5sou

menos.ParaosPowerBreakers,ovalordacorrentedeshorttime

igualdacapacidadedeinterrupododisjuntor;

NmerodepolosSeodisjuntorunipolar,bipolaroutripolar;

Tensodecomando/controleValordetensoACouDCparaas

bobinasdeaberturaefechamentododisjuntor.

IEDs OsIEDs,comomencionadonaterminologia,soosIntelligent

ElectronicDevices,ouseja,sodispositivoseletrnicosinteligentes

que,porseremmicroprocessadosecomelevadavelocidadede

processamento(>600MHz),englobamumasriedefunes,tais

comomedio,comando/controle, monitoramento,religamento,

comunicaoeproteo,permitemelevadaquantidadedeentradasanalgicas(sinaisdetensoecorrente)eelevadaquantidadede

entradas/sadas (I/O) digitais. Normalmente, estes dispositivos

sovoltadosparaaautomaoejforamprojetadosdentrodos

padresdanormaIEC61850.

IEC

PTOC

PTOC

PTOC

PTOV

PTOV

PDIS

PDIF

PTR

Tabela 7 algumasfunesdeproTeoConforme ieC 61850.

ANSI

51

51N

67

59

59N

21

87

49

Na Figura 11, apresenta-se um esquema unilar com uma

soluoconvencionalparaumasubestaodealtatensoarels.

Nesteunilar,existem14rels.


7/8


Apoio

Proteo

e

selet

ividade Nestasituao:

Existem12relsdesempenhandoasfunes50/51e50/51N;

Existemdoisrelsdesempenhandoafuno87T;

Aimplantaodeseletividadelgicadependerdotipodosrels

instalados;

Casosejapossvel,hanecessidadedesepassaraoentrerelsparaquesepossaimplantarestaseletividadelgica;

O custo de implantao devido quantidade de rels

relativamenteelevado.

NaFigura12,apresentam-seumesquemaunilarcom uma

soluoparaumasubestaodealtatenso,osIEDs.Nesteunilar,

existemquatrorels.

AsvantagensdosIEDsnestasituao:

Existemdoisrelsdesempenhandoasfunes50/51,50/51N,

87T;Existemdoisrelsdesempenhandoasfunes50/51,50/51N,

87Tfazendoaredundncia;

Aimplantaodeseletividadelgicafcil,boapartepodeser

feitadentrodoprpriorel;

Pouca ao entre rels para que se possa implantar esta

seletividadelgica;

O custo de implantao, devido quantidade de rels,

normalmentemenorqueasoluoconvencional;

Ganha-sequatrodiferenciaisdebarra.

Figura 11 Esquema unilar com uma soluo convencional.

Figura 12 Esquema unilar com uma soluo de IEDs.

AsprincipaisdesvantagensdautilizaodeIEDsso:

Aconcentraodeaonoscubculosondeestoinstalados

osIEDs;

Maiorgraudediculdadeparaaprogramaodeummesmo

dispositivo;

Adetenodaprogramaodosoftwareporalgunsfabricantes.

Descrio das funes ANSI

1 Elemento principal

2 Rel de partida ou fechamento temporizado

3 Rel de vericao ou interbloqueio

4 Contator

5 Dispositivo de parada

6 Disjuntor de partida

7 Disjuntor de anodo

8 Dispositivo de desconexo da energia de controle

9 Dispositivo de reverso

10 Chave de sequncia

11 Reservada para futura aplicao

12 Dispositivo de sobrevelocidade

13 Dispositivo de rotao sncrona

14 Dispositivo de subvelocidade

15 Dispositivo de ajuste ou comparao de

velocidade ou frequncia

16 Reservada para futura aplicao

17 Chave de derivao ou de descarga

18 Dispositivo de acelerao ou desacelerao

19 Contator de transio partida-marcha

20 Vlvula operada eletricamente

21 Rel de distncia

22 Disjuntor equalizador

23 Dispositivo de controle de temperatura

24 Reservado para futura aplicao

25 Dispositivo de check de sincronismo

26 Dispositivo trmico do equipamento

27 Rel de subtenso


29 Contator de isolamento

30 Rel anunciador de alarme

31 Dispositivo de excitao em separado

32 Rel direcional de potncia

33 Chave de posio

34 Chave de sequncia, operada por motor

35 Dispositivo para operao das escovas ou para

curto-circuitar os anis coletores

36 Dispositivo de polaridade

37 Rel de subcorrente ou subpotncia

38 Dispositivo de proteo mancal


40 Rel de perda de campo

41 Disjuntor ou chave de campo

42 Disjuntor ou chave de operao normal

43 Dispositivo ou seletor de transferncia manual

44 Rel de sequncia de partida das unidades


46 Rel de falta de fase ou desequilbrio de corrente

47 Rel de sequncia de fase de tenso

48 Rel de sequncia incompleta

49 Rel trmico para mquina ou transformador

50 Rel de sobrecorrente instantneo

51 Rel de sobrecorrente temporizado

52 Disjuntor de corrente alternada


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Apoio

*CLUDIO MARDEGAN engenheiro eletricista formado pela Escola Federal de

Engenharia de Itajub (atualmente Unifei). Trabalhou como engenheiro de estudos

e desenvolveu softwares de curto-circuito, load ow e seletividade na plataforma do

AutoCad. Alm disso, tem experincia na rea de projetos, engenharia de campo,montagem, manuteno, comissionamento e start up. Em 1995 fundou a empresa

EngePower Engenharia e Comrcio Ltda, especializada em engenharia eltrica,

benchmark e em estudos eltricos no Brasil, na qual atualmente scio diretor. O

material apresentado nestes fascculos colecionveis uma sntese de parte de um

livro que est para ser publicado pelo autor, resultado de 30 anos de trabalho.

CONTINUA NA PRXIMA EDIOConra todos os artigos deste fascculo em www.osetoreletrico.com.br

Dvidas, sugestes e comentrios podem ser encaminhados para o

e-mail [email protected]

Proteo

e

selet

ividade 53 Rel de excitatriz ou gerador CC

54 Disjuntor corrente contnua de alta velocidade

55 Rel de fator de potncia

56 Rel de aplicao de campo

57 Dispositivo para aterramento ou curto-circuito

58 Rel de falha de reticao

59 Rel de sobretenso

60 Rel de balano de tenso61 Rel de balano de corrente

62 Rel de interrupo ou abertura temporizada

63 Rel de presso ou nvel de uxo lquido ou gs

64 Rel de proteo de terra

65 Regulador (governor) de velocidade

66 Rel de intercalao ou escapamento de operao

67 Rel direcional de sobrecorrente

68 Rel de bloqueio

69 Dispositivo de controle permissivo

70 Reostato eletricamente operado

71 reservado para futura aplicao

72 Disjuntor de corrente contnua

73 Contator de resistncia de carga

74 Rel de alarme

75 Mecanismo de mudana de posio

76 Rel de sobrecorrente DC

77 Transmissor de impulsos

78 Rel de medio de ngulo de fase ou de proteo

de falta de sincronismo

79 Rel de religamento AC


81 Rel de frequncia

82 Rel de religamento DC

83 Rel de seleo de controle ou de transferncia automtica

84 Mecanismo de operao

85 Rel receptor de onda portadora ou o piloto

86 Rel de bloqueio

87 Rel de proteo diferencial

88 Motor auxiliar ou motor gerador

89 Chave separadora (line switch)

90 Dispositivo de regulao91 Rel direcional de tenso

92 Rel direcional de tenso e potncia

93 Contator de variao de campo

94 Rel de desligamento ou de disparo livre






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