projecto de postos de transformação

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1 ARTGO TÉCNCO 17 Henrique Ribeiro da Silva Dep. de Engenharia Elecroécnica (DEE) do nsiuo Superior de Engenharia do Poro (SEP) projeco de posos de ransformação {.ª Pare - Cálculo dos Conduores} Apesar de odos os componenes de um poso de ransformação serem imporanes, dado que êm a seu cargo uma deerminada função, os conduores são alvo de uma aenção especial na medida em que erão de resisir a siuações excepcionais. 1 NTRODUÇÃO Um aspeco essencial de qualquer projeco elécrico prende-se com os dimensionamenos dos maeriais e equipamenos. Apenas com um cálculo correco é possível garanir o cumprimeno dos regulamenos, a funcionalidade das insalações e a segurança de pessoas e bens. CÁLCULOS DMENSONAS Os conduores elécricos uilizados nos posos de ransformação, para além das siuações de funcionameno normal, poderão er de funcionar em sobrecarga e aé em siuações de curo-circuio, embora por períodos de empo muio limiados. Nesas siuações excepcionais o aquecimeno e as forças mecânicas a que os conduores são submeidos podem aingir valores basane acima do normal, podendo por isso daí resular dano para eles e para ouros componenes, o que se preende eviar. Por esa razão o dimensionameno dos conduores revese-se de alguma complexidade de modo a garanir o melhor funcionameno mesmo em siuações excepcionais, sendo necessário deerminar previamene o valor que a inensidade da correne elécrica poderá aingir em odas as siuações..1 nensidade na ala e baixa ensões S S W W e Cu p s Up Us S poência do ransformador em kva U p ensão composa do primário em kv U s ensão composa do secundário em kv p correne do primário em A s correne do secundário em A W e perdas no ferro em kw W Cu perdas nos enrolamenos em kw. Correne de curo-circuio A correne de curo-circuio é deerminada pela poência de curocircuio no lado da média ensão e pela reacância de fugas do ransformador. Scc S 100 ccp ccs Up uccus

2 PUB ARTGO TÉCNCO 10 ccp correne de curo-circuio na MT em ka ccs correne de curo-circuio na BT em ka S cc poência de curo-circuio do lado de MT em MVA U p ensão primária composa em kv U s ensão secundária em V u cc ensão de curo-circuio do ransformador em percenagem Na expressão de ccs desprezou-se a impedância a monane do ransformador (rede de poência infinia).. Dimensionameno dos barramenos Nos posos de ransformação, por razões de ordem mecânica e ligadas a ouros serviços, no lado da média ensão não se empregam aparelhos e barramenos com correne esipulada inferior a 00 A. Os aparelhos e barramenos êm inensidades esipuladas de 00, 00 e 60 A.. Verificação da densidade de correne igura 1. Capacidade de condução de correne para barras de cobre (curva a) e de alumínio (curva b). d máx S Onde d é a densidade de correne em A/mm e S a área da secção reca do barrameno, em mm. As densidades de correne devem ser respeiadas para se não ulrapassarem as emperauras máximas de regime permanene.

3 ARTGO TÉCNCO 19.5 Verificação dos esforços elecrodinâmicos Conhecidas a inensidade esipulada de um barrameno n e a inensidade limie érmica (1 segundo) Th, a inensidade limie elecrodinâmica, Ch, calcula-se do modo seguine:,5 + θf ln,5 + θi s k, 5 Th Ch T Th inensidade limie érmica (1 s), em A S secção reca do barrameno, em mm K consane do maerial: Cu 6 Al - 18 q f emperaura final do barrameno, em ºC q i emperaura inicial do barrameno, em ºC Ch inensidade limie elecrodinâmica, em A duração da passagem da correne, em s Um curo-circuio bifásico enre duas fases coníguas provoca uma força sobre um conduor de comprimeno L disanciado do ouro do comprimeno d dada pela expressão: A esabilidade mecânica do barrameno é garanida quando o momeno resisene for superior ao momeno flecor. Caso não verifique a condição pode acuar-se, reduzindo o momeno flecor, aumenando a disância enre os barramenos e/ou diminuindo ao comprimeno do vão, ou acuar-se na secção ou configuração do barrameno aumenando a secção, modificar a posição das barras ou alerar o perfil..7 Esforços sobre os isoladores Ch L, 0 10 d igura. Esforço aplicado à cabeça dos isoladores. força sobre o conduor, em kg Ch correne limie elecrodinâmica, em ka L vão do barrameno, em d disância enre os conduores, em.6 Esforço máximo suporável pelo barrameno ' ' f L esforço à cabeça do isolador, em kg f força por unidade de comprimeno, em kg/ L semi-soma dos vãos adjacenes, em.8 Módulo de flexão dos perfis mais usuais apoios livres quando não há uma diferença específica Momeno flecor M f enre apoios livres e encasrados encasrados L 8 L 16 L hb 6 πd Momeno resisene M r W x s W módulo de flexão da barra, função da sua geomeria (dimensões e configuração) s carga de segurança à flexão π D d D cobre 1000 a 100kg/ σ alumínio 00 a 600kg/

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5 ARTGO TÉCNCO 11.9 Momeno de inércia geomérico dos perfis s α θ hb 1 π d 6 s secção do barrameno a - consane Cu 1 duração de passagem da correne de curo-circuio inensidade de correne Δq - elevação de emperaura de 180 ºC, considerando o conduor inicialmene à emperaura ambiene ( ) π D d 6 A fórmula seguine permie deerminar a inensidade de correne de um modo mais aproximado:.10 Vibrações mecânicas A frequência própria de vibração de uma barra vem dada pela expressão seguine: E 6 Cu: 1, 10 kg/ 0 11 Hz E Al: 0, kg/ p L f E módulo de Young, kg/ momeno de inércia, p peso linear, em kg/ L comprimeno da barra, em Aenção especial deve ser dada à possibilidade de ocorrência de ressonância da vibração mecânica com a frequência da rede, ou o seu dobro, pelo que f 0 não deve cair nos seguines inervalos: f 0 [90, 110] e f 0 [5, 55] Hz.11 orça críica orça a considerar nos apoios de exremidade em consequência da dilaação das barras (o momeno de orção pode considerar-se desprezável) cr E π L Na escolha dos isoladores consideram-se as forças elecrodinâmicas e as forças críicas..1 Verificação do esforço érmico A norma CE 98 de 1981 deermina a máxima inensidade admissível durane 1 segundo de acordo com a expressão: q f e q i são as emperauras final e inicial, respecivamene, em º C k é uma consane igual a 6 para o cobre e 18 para o alumínio CONCLUSÃO Dadas as diferenes resrições a que os conduores devem corresponder a sua definição é, na maior pare dos casos, feia de forma ieraiva, ou seja, há necessidade de ir modificando a consiuição e as condições de monagem deles à medida que o cálculo vai evoluindo. À medida que o projecisa vai ganhando experiência, aumena a sua sensibilidade para esa acção e fica mais fácil perceber em cada caso, em função dos dados, qual ou quais as resrições preponderanes, que condicionam definiivamene o projeco. BBLOGRAA Regulameno de segurança de subesações, posos de ransformação e de seccionameno Vilela Pino MGCalc Siemens Manual de Engª elécrica ( vol) DGE Guias-écnicos de posos de ransformação dos ipos A, CA e CB Caálogos de empresas Efacec, Schneider Elecric, ABB, Jayme da Cosa Serrano José e al. Técnicas y procesos en insalaciones de media y baja ension,5 + θf ln,5 + θi Th s k Corim Admaro nsalações elécricas Bossi Anónio, Sesio Ezio nsalações elécricas Negrisoli Manoel nsalações elécricas