Relés de Proteção – Do Eletromecânico ao Digital
30 de março de 2024
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No interior de uma subestação existem alguns equipamentos responsáveis por minimizar os efeitos de um curto-circuito: relés, fusíveis, transformadores de instrumentos e o disjuntor. Dentre estes dispositivos o disjuntor é sem sombra de dúvida aquele que assume o papel mais vital na diminuição dos danos causados por uma falha no interior da subestação. Com um mecanismo de abertura e extinção de arco, este dispositivo de manobra consegue eliminar a falta em um curto intervalo de tempo. Porém, muitos profissionais que trabalham no setor elétrico têm dúvidas na hora de especificar um disjuntor.
A figura a seguir mostra uma placa de um disjuntor a gás SF6. As principais características elétricas são tensão nominal, corrente nominal, e frequência nominal. Três especificações chamam a atenção: corrente simétrica de interrupção de curto-circuito, tempo máximo da interrupção e tensão suportável nominal de impulso atmosférico.
Figura 1 – Placa disjuntor de alta tensão
A corrente de curto-circuito possui uma componente em corrente contínua, parcela assimétrica, e uma parcela alternada simétrica. Na referência [1], os autores explicam didaticamente todos os parâmetros que compõem a corrente de curto-circuito. Um resumo pode ser visto na figura a seguir:
Figura 2 – Corrente de curto-circuito
A corrente simétrica de interrupção de curto-circuito é o valor eficaz da componente alternada da corrente de curto-circuito. Na etapa de projeto básico estudos de curto-circuitos são realizados visando calcular o avaliar o valor desta componente da corrente. Os valores padronizados pertencem a série R10 (10 – 12,5 – 16– 20 – 25 – 31,5 – 40 – 50 – 63 – 80 kA). O valor desta especificação deve ser em torno de 20% acima do valor da máxima componente de curto-circuito simétrica obtida nos estudos de curto-circuito.
Na ocorrência de um curto-circuito a proteção atua em intervalo de tempo tp, enviando um sinal de trip para a abertura do disjuntor. Após este tempo, o disjuntor leva um tempo, ti para interromper a falta e abrir a linha. O tempo máximo de interrupção é o maior intervalo de tempo que o disjuntor levaria para cessar a falta, contado a partir do instante de recebimento do comando de trip.
As subestações recebem descargas atmosféricas dietas ou indiretas. Consequentemente, os disjuntores estão sujeitos a impulsos de ondas de tensão que trafegam ao longo dos equipamentos nos bays da subestação. Diante deste cenário, os disjuntores devem ser especificados com um nível aceitável de sobretensão (suportabilidade), sem sofrer danos. Estudos de coordenação de isolamentos auxiliam na especificação deste parâmetro.
Os estudos na frequência fundamental, (curto-circuito e proteção e seletividade) e de transitórios eletromagnéticos (energização de linhas de transmissão, transformadores e coordenação de isolamento) são requisitos fundamentais nas etapas de projeto básico e executivo de qualquer empreendimento novo pertencente a rede básica. Estes estudos visam subsidiar a especificação dos disjuntores e estão correlacionados com as grandezas acima mencionadas, sendo fundamental que o engenheiro esteja familiarizado com a corrente simétrica de interrupção de curto-circuito, tempo máximo da interrupção e tensão suportável nominal de impulso atmosférico.
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[1] FRONTIN, Sergio O. et al. Equipamentos de alta tensão–prospecção e hierarquização de inovações tecnológicas. Brasília: Teixeira, v. 2000, 2013