Aula 20. Chaves fusíveis Dispositivo eletromecânico capaz de interromper a corrente no. Proteção de Sistemas Elétricos (PSE)

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1 Proteção de Sistemas Elétricos Aula 20 Proteção de Transformadores e Alimentadores Através s de Chaves Fusíveis 11/11/ Chaves fusíveis Dispositivo eletromecânico capaz de interromper a corrente no circuito elétrico por intermédio da fusão do elo-fus fusível. Dois tipos Distribuição construídas para serem montadas em cruzetas tensões nominais de 4,16 a 25 kv Força utilizadas nas subestações para proteção de barramentos, transformadores, banco de capacitores e bypass de disjuntores tensões nominais acima de 25 kv maiores níveis n básicos b de isolamento (NBI = 350 e 650 kv) 11/11/2008 2

2 Chaves fusíveis Princípio de funcionamento 1. fusão do elo-fus fusível 2. formação de um arco elétrico dentro do cartucho 3. queima das paredes do cartucho produz gases deionizantes (CO 2, nitrogênio, etc.) que auxiliam na extinção do arco 4. produção dos gases dentro do cartucho provoca desengate da chave (cartucho fica pendurado, sinalizando elemento que atuou) Montada 70º (em relação a horizontal) facilitar desarme Não deve ser utilizada para manobra de circuitos sob carga neste caso utilizar ferramenta adequada lâmina desligadora (substituir elo-fus fusível pela lâmina) load buster (opera em paralelo com o elo-fus fusível) 11/11/ Chaves fusíveis de distribuição 11/11/2008 4

3 Chaves fusíveis de distribuição Lâmina desligadora Ferramenta load buster 11/11/ Chaves na Classe 15 kv utilizadas no Brasil Tensão nominal [kv] NBI [kv] Corrente Nominal [A] Assimétrica de interrupção [ka] 50 1, ou ou ou /11/2008 6

4 Dimensionamento da chave-fusível Corrente nominal CH nominal I k I carga max k fator de segurança a (1 k 2), para considerar possibilidades de crescimento, sobrecarga ou remanejamento da carga. Usualmente, k=1,5. Para considerar crescimento o fator k pode ser determinado por k = ( 1+ T ) n crescimento sendo T crescimento a taxa de crescimento anual esperada (em pu) ) e n o número n de anos do horizonte de planejamento Em alguns casos adota-se a capacidade da chave em função da corrente admissível pelo fusível (com k=1,5) CH nominal I k I fusível admissível Corrente de interrupção (capacidade de interrupção) I CH interrupção I curto-circuito assimétrico max 11/11/ Elo fusível Dois grupos Distribuição Tipo K rápido Tipo T lento Tipo H ação lenta para surtos de corrente Elos fusíveis Tipos K e T geralmente admitem sobrecargas de 50%. Força Tipo EF rápidos Tipo ES lentos Temperatura operação 100ºC C (corrente admissível) fusão 230ºC Geralmente a fusão do elo não é suficiente para extinguir a corrente (forma-se um arco dentro do tubo) tempos mínimo m e máximo m de fusão tempo total de interrupção ( ( T máximo de fusão + 10 ms) algumas curvas jáj apresentam estes dois valores 11/11/2008 8

5 Curva tempo x corrente Elos fusíveis Tipo K (1K, 2K, 3K, 5K) 11/11/ Curva tempo x corrente Elos fusíveis Tipo K (6K, 10K, 15K, 25K, 40K, 65K, 100K, 140K, 200K) 11/11/

6 Curva tempo x corrente Elos fusíveis Tipo T (1T, 2T, 3T, 5T) 11/11/ Curva tempo x corrente Elos fusíveis Tipo T (8T, 12T, 20T, 30T, 50T, 80T) 11/11/

7 Curva tempo x corrente Elos fusíveis Tipo H (0,5H, 1H, 2H, 3H, 5H) 11/11/ Exercícios Exercício cio 1: Determinar o tempo mínimo m e máximo m de fusão para uma corrente de 3 pu para os fusíveis 5K, 5T e 5H. Exercício cio 2: Qual deve ser a corrente nominal dos fusíveis Tipo K, T e H para que uma corrente de 15 A possa ser eliminada em um tempo inferior a 1 s? Qual o tempo máximo? m 11/11/

8 Exercícios solução Exercício cio 1: Determinar o tempo mínimo m e máximo m de fusão para uma corrente de 3 pu para os fusíveis 5K, 5T e 5H. 5K 3 e 8 s 5T 4,5 e 12 s 5H 11 e 17 s Exercício cio 2: Qual deve ser a corrente nominal dos fusíveis Tipo K, T e H para que uma corrente de 15 A possa ser eliminada em um tempo inferior a 1 s? Qual o tempo máximo? m 2K, 0,6 s + 10 ms 2T, 0,6 s + 10 ms H não existe. O mais próximo é 0,5 H, com 1,2 s + 10 ms 11/11/ Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de transformador 1 pu = corrente nominal do transformador O elo-fus fusível deve suportar sobrecarga contínua nua de 2 pu para t por mais de 0,1 s uma corrente de 8 a 12 pu fundir em t<17 s, para 2,5 a 3 pu coordenar com demais proteções a montante ou jusante do transformador t 2,5 3 Não atua t>0,1 s 2 t<17 s Utilizados elos do Tipo H e K Atua 8 12 I [pu] 11/11/

9 Exercício Exercício cio 3: Determinar o elo fusível do Tipo K apropriado para proteção de um transformador trifásico de distribuição de 225 kva em 13,8 kv. 11/11/ Exercício - solução Exercício cio 3: Determinar o elo fusível do Tipo K apropriado para proteção de um transformador trifásico de distribuição de 225 kva em 13,8 kv. I nominal = 9,41 A Deve suportar 2 pu = 18,83 A (continuamente) então 10K 8 a 12 pu = 75 a 113 A (t>0,1( s) então 10K Deve fundir 2,5 a 3 pu = 23,5 a 28,2 A (t<17( s) então 10/12K Selecionado 10K 11/11/

10 Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de transformador Em geral fabricantes divulgam tabela com valores recomendados. 11/11/ Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de transformador verificação tabela fabricante 11/11/

11 Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de transformador verificação tabela fabricante 11/11/ Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de transformador verificação tabela fabricante 11/11/

12 Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de circuitos primários 1º elo (sentido carga fonte) carga elo max I nominal 0, 25 1,5 I I CC1φ -T min no fim do trecho Protegido x Protetor Montante (fonte) = Elo protegido Jusante (carga) = Elo protetor Demais elos a montante (protegido) carga elo max I nominal 0, 25 1,5 I I coordenar com elo protetor (que está a jusante) pelo menos para corrente de curto-circuito circuito fase terra mínimom elo Protetor interrupção, 75 t 0 t elo Protegido min fusão CC1φ -T min no fim do trecho coordenar 3 ou mais em séries pode se tornar impraticável neste caso priorizar a seletividade 11/11/ Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de circuitos primários Exercício cio 4: Para uma corrente de curto-circuito circuito fase terra mínima m de 200 A, determinar quais elos-fus fusíveis do Tipo K podem ser protegidos pelo elo-fus fusível 5H. Exercício cio 5: Dimensionar os elos-fus fusíveis dos transformadores e chaves. 11/11/

13 Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de circuitos primários Exercício cio 6: Dimensionar os elos-fus fusíveis dos transformadores e chaves. 11/11/ Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de circuitos primários Correntes máximas m de curto-circuito circuito para seletividade H protege K H protege T 11/11/

14 Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de circuitos primários Correntes máximas m de curto-circuito circuito para seletividade K protege K 11/11/ Dimensionamento de elos-fusíveis Proteção de circuitos primários Correntes máximas m de curto-circuito circuito para seletividade T protege T 11/11/