CURTO CIRCUITOS ESQUEMA IT

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1 CURTO CIRCUITOS ESQUEMA IT

2 ESTUDO DO CURTO-CIRCUITO NA REDE 2

3 PODER DE CORTE EXIGIDO A UM APARELHO DE PROTEÇÃO SAIDA TRANSFORMADOR PdC Icc máxima prevista Icc máxima prevista f (rede equivalente a montante) Como calcular, com esta informação, o Icc max? Equivalente de Thévenin IEC Princípio: a corrente de curto-circuito (I k ) num ponto (nó k) de uma rede eléctrica depende da impedância equivalente a montante desse ponto ( k ) (equivalente de thévenin) Fórmula: UTh c U n Ith I k th k Com: factor c (ver IEC 60909) para os valores da tensão. c.0 para Un 400 V; c.05 para BT e Un 400 V; c. para MT e AT; 3

4 Se os dados de Scc se referem ao lado MT (vamos usar 5kV), a passagem para corrente far-se-á da seguinte forma: 250MVA Scc cc cc kV ( MVA) 3 5kV I ( ka) I ( ka) 9, ka No entanto, a IEC 909 apresenta para a corrente de curto-circuito máxima a fórmula: I cc c U k ns O que significa que a corrente de curto-circuito é agravada de um factor c, correspondente à possibilidade da tensão no ponto de defeito estar acima do valor nominal. ( max ) c 9,622kA, 9,622kA 0, ka I cc 58 4

5 A rede equivalente a montante do Transformador será: eq U Icc(max) ns exemplo ( min) ( min) 0, 88Ω Em MT, podemos assumir R<<X (apesar de na prática, para Un <35kV, R0.X pelo que X0.995.k ) k k +j0.995k 5kV 3 0,58kA Considero para o efeito pretendido, k jkj0.88ω eq 5

6 Impedância equivalente, transferida para o lado BT do transformador eq BT 0.4kV 5kV ( Ω) j0.88ω j Ω Impedância do transformador(630 kva, 5/0.4 kv, x 4%)vista do lado BT: tr BT ( ) Impedância equivalente no ponto origem da rede BT (transformador): BT Corrente de curto circuito trifásico simétrico no ponto origem BT: 2 ( U ) 4 ( 400V ) C BT Ω jx j j Ω 3 S VA TR 2 ( Ω) + ( Ω) j0.0006ω + j0.0059ω j0. Ω eq BT tr I CC BT 0.4kV U BT SBT ( ka) 2, ka BT 2 6

7 Suponhamos agora um cabo entre o transformador e a portinhola (50m): LSVAV 3x50+70 (R0.206 Ω/km, X L 0. Ω/km) A impedância total será: eq ( Ω) 0.05km ( j0,) Ω cabo j BT ( Ω) + ( Ω) cabo j ω j0.005ω j ω eq Ω Novo Icc (na portinhola): 0.4kV I 3 CC 267 cabo ( ka) 2. ka Corrente de curto circuito fase-fase (assimétrico) no ponto: I c U C ( ka) 0, ka CC f eq 7

8 Fórmula de cálculo do Iccmin para o curto circuito fase-neutro 8

9 Fórmula de cálculo do Iccmin para o curto circuito fase-neutro I CC min U º ( Rf Lf Rn Ln) 20 º C 20 C + A fórmula de cálculo anterior é a utilizada para o caso mais desfavorável relativamente a temperatura do cabo. A seguir foram também efectuados cálculos considerando as temperaturas de 20ºC e 70ºC tendo em conta que a resistência de um condutor, em corrente alternada (considerando os efeitos pelicular e de proximidade) e à temperatura de θ (ºC) se exprime em função do seu valor à temperatura de 20ºC por : [ + α 20( 20) ] Rθ R θ 20 α20 coeficiente de variação da resistividade a 20ºC -para o alumínio α (ºC) -para o cobre α (ºC) 9

10 Cálculo do Iccmin para um cabo LSVAV 3x50+70mm 2 com 50m ICC min 20º ICC min 20º 6. 75kA ICC min70º ICC min 70º 5. 62kA ICC min45º ICC min45º 4. 50kA

11 Cálculo do Iccmin para um cabo LSVAV 3x50+70mm2 com 00m ICC min 20º ICC min 20º 3. 37kA ICC min70º ICC min 70º 2. 8kA ICC min45º ICC min45º 2. 25kA

12 Cálculo do Iccmin para um cabo LSVAV 3x50+70mm2 com 000m ICC min 20º ICC min 20º 337A ICC min70º ICC min 70º 28A ICC min45º ICC min45º 225A

13 Tabela simulação PSCAD/CALCULO REDE Valor calculado (ka) Valor obtido da simulação (ka) Icc max. Origem BT 2,465 2,8 Portinhola 2,267 2,3 Icc max. assimétrico Iccmin (20º) Portinhola 0,62 0,66 50 metros 6,75 6, 00 metros 3,37 3, metros 0,337 0,30 3

14 Estatística de casas antigas Ano Construção Legislação Habitações ocupadas Dec-Lei 29782/ Dec-Lei 740/74 RSIUEE

15 Malha de defeito num contacto directo fase-terra V Rede EDP actual (TN): -ponto neutro do transformador ligado à terra (terra da alimentação) -Ligação do neutro à terra em alguns apoios (± 200/200 m) -DCP de 500mA 5

16 Norma CEI 479 definição de zonas tempo-corrente ( a 4) para o risco - não há qualquer reacção 2- nenhum efeito fisiológico perigoso 3- contracções musculares, dificuldades respiratórias perturbações cardíacas reversíveis 4- possibilidade de fibrilação ventricular Queimaduras graves, paragem cardio-respiratória 6

17 Tabelas de Valores Ik e k eq próximo (Ω) Ik Próximo (A) eq afastado (Ω) Ik Afastado (A) Alimen. Def. Alimen. Prov. Meio Rural Meio Urbano 0, x - x 0, x - - x 0, ,6 406 x - - x 0, x - x 0, x x - 0, ,82 29 x - - x 0, , x - x 0, x - x,2 222,34 79 x - - x, x - x -, x - x, x x -,9 8 2, x x - 2, x - x - 2, , x x - 2, x x - 2, x x - 3,48 7 3, x x - 7

18 Gráfico de Valores Ik e k 3,5 3 2,5 2,5 k(ω) Ik(kA) 0,

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20 CONCLUSÕES A proteção de pessoas contra contactos indiretos em instalações antigas sem condutor de proteção (TT!) não está garantida (tensão de contacto superior 50V). Em algumas situações nas tabelas acima representadas, as proteções dimensionadas podem não atuar por curtocircuito esquema TN (fase/neutro), podendo originar incêndio (disj Imag >Icc medido inst.). De acordo com 62.6 verificação das condições de proteção por corte automático de alimentação; TT atuação de diferencial TN - medição da malha de defeito Não está garantida a protecção de pessoas contra contatos indiretos 20

21 ESTUDO DO CURTO-CIRCUITO GERADOR-ALTERNADOR Cálculo da corrente nominal para grupo 00KVA S 00KVA ( KVA) 3 U I I ( A) 44. A n C N N V DADOS DO ALTERNADOR (exemplo-00kva) Reatâncias: - sub-transitória X d0.3 - transitória X d0.8 - permanente Xd2.2 Constantes de tempo: - sub-transitória T d0.00s - transitória T d 0.028s - armadura Ta0.007s 2

22 22 ( ) Ta t d T t d T t e d X E wt Xd e Xd d X e d X d X E t i + + " ' ' " 2 cos 2 ' " t e d X d X E d T t cosω 2 " ' " t Xd E ω cos 2 Ta t e d X E " 2 t e Xd d X E d T t cosω 2 ' ' Componente subtransitoria Componente transitória Componente permanente Componente contínua (ou unidirecional)

23 Componente subtransitoria até 0.S Componente transitória até 0.3S Componente permanente Componente continua 23

24 Corrente de curto circuito 24

25 Curto circuito alternador 00kVA 25

26 ESQUEMA IT 26

27 ESQUEMA IT -DEFEITO 27

28 ESQUEMA IT 2-DEFEITO 28

29 REDE, ESQUEMA IT Rede alimentaçao esquema IT 0m 0m 29

30 Corrente de curto circuito trifásico simétrico no ponto origem IT: Impedância equivalente, alimentação transformador IT (rede) ( Ω) + ( Ω) BT cabo j j j Ω Impedância do transformador(0 kva, 0.4/0.4 kv, x5%)vista do lado BT 2 2 ( UC ) BT 5 ( ) ( 400V ) Ω jx j j0. 8Ω tr BT S TR VA Impedância equivalente no ponto de origem da rede IT: ΒΤ ΒΤ ( Ω) + ( Ω) trbt 0.878Ω j j j0.868 Corrente de curto circuito trifásico simétrico no ponto origem IT: I U S 0.4kV BT CC BT ΒΤ A 30

31 Corrente de curto circuito impedante 0 m após o transformador:ºdefeito Impedância equivalente, alimentação transformador IT (rede) BT ( Ω) + ( Ω) cabo j j Ω j0.00 Impedância do transformador(0 kva, 0.4/0.4 kv, x5%)vista do lado BT tr BT ( ) 2 ( U ) 5 ( 400V ) C BT Ω jx j j0. 8Ω 3 S VA TR 2 Impedância equivalente no ponto de origem da rede IT: ΒΤ ( Ω) + ( Ω) trbt j j j0.868 ΒΤ 0.878Ω 3

32 Corrente de curto circuito impedante 0 m após o transformador:ºdefeito Impedância equivalente a 0 m do transformador: eq ( Ω) + ( Ω) 0,0 ( 3,08 + j0,) cabo ΒΤ 0,079 + j0,878 eq 0,820Ω + 0,04+ j0,868 Primeiro defeito considerando kω (fase-terra): I eq U S Ra 0.4kV BT CC BT + + A 32

33 O valor da impedância deve ser seleccionado por forma a evitar oscilações do potencial da instalação, devidas a fenómenos de ressonância e a não provocar a circulação de correntes de defeito de valor tão elevado que possa ser detectado pelos dispositivos de protecção (ausência de corte ao defeito).alem disso estas correntes não devem ser demasiado elevadas para que a sua circulação permanente nos condutores de protecção e, eventualmente, nos eléctrodos de terra não provoquem aquecimentos exagerados. Na pratica, para as instalações de 230/400, recomenda-se, para a impedância, a utilização de uma resistência de 000Ω. Segundo defeito (fase-fase): I CC U C 2 eq 0.4kV BT 243, 6 BT A 33

34 GRUPO, ESQUEMA IT Grupo gerador 34

35 Corrente de curto circuito trifásico simétrico no ponto origem IT: Impedância equivalente, alimentação transformador IT, Xd0,8Ω (grupo) ( Ω) + ( Ω) j j GRUPO cabo j Ω 0.00 Impedância do transformador(0 kva, 0.4/0.4 kv, x5%)vista do lado BT 2 2 ( UC ) BT 5 ( ) ( 400V ) Ω jx j j0. 8Ω tr BT Impedância equivalente no ponto de origem da rede IT: ΒΤ ( Ω) + ( Ω) trbt 0.985Ω S TR ΒΤ Corrente de curto circuito trifásico simétrico no ponto origem IT: I U S kV VA j0.8+ BT CC BT ΒΤ j A j

36 Corrente de curto circuito impedante 0 m após o transformador:ºdefeito Impedância equivalente, alimentação transformador IT,Xd0,8Ω (grupo) ( Ω) + ( Ω) j j0.00 GRUPO cabo j Ω Impedância do transformador(0 kva, 0.4/0.4 kv, x5%)vista do lado BT tr BT ( ) 2 ( U ) 5 ( 400V ) C BT Ω jx j j0. 8Ω 3 S VA TR 2 Impedância equivalente no ponto de origem da rede IT: ΒΤ ( Ω) + ( Ω) trbt j0.8+ j j0.980 ΒΤ 0.985Ω 36

37 Corrente de curto circuito impedante 0 m após o transformador:ºdefeito Impedância equivalente a 0 m do transformador: eq cabo ( Ω) + ( Ω) 0,0 ( 3,08 + j0,) ΒΤ 0,066 + j0,982 eq 0,9839Ω + 0, Primeiro defeito considerando kω (fase-terra): j0,98 I BT U SBT eq + + Ra 0.4kV CC Segundo defeito (fase-fase): I CC U C 2 eq 0.4kV BT 203, 3 BT A A 37

38 Tabela simulação PSCAD/CALCULO ESQUEMA IT Icc Valor calculado Rede (A) Valor simulado Rede (A) Valor calculado Grupo (A) Valor simulado Grupo (A) Trifasico simetrico 282, ,3 233 ºDefeito 0,23 0,25 0,23 0,253 2ºDefeito 243, ,

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40 40

41 Conclusões No esquema IT recomenda-se a não distribuição do condutor neutro, pois pode correr-se o risco de existir um 2 defeito sem que o tenha sido sinalizado, disparando a proteção (esquema TN) e perdendo-se a vantagem inerente a utilização deste esquema. No esquema IT o valor das impedâncias é preponderante no dimensionamento das proteções, quando houver mais de uma carga, devem ser protegidas por diferenciais distintos e a sensibilidade do diferencial deve ser 2 vezes a corrente que passa na resistência de neutro quando impedante (evitar disparo -defeito). Quando a proteção de pessoas for garantida por disjuntor (TN) deve-se dimensionar a proteção para funcionar por disparo magnético. 4

42 Obrigado 42