Ensaios de resistência ao fogo dos cabos

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Isaque Fernandes
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1 Ensaios de resistência ao fogo dos cabos

2 EN RESISTÊNCIA AO FOGO Martelo (1 golpe cada 5 min) Continuidade Quemador circuito t = 90 min T = 830 ºC = 1103 K rmin Un ~ (AS+)

RESISTÊNCIA AO FOGO IEC 60331 y DIN VDE 0472-814 Continuidade

3 RESISTÊNCIA AO FOGO IEC y DIN VDE Continuidade do circuito t = 180 min T = 750 ºC = 1023 K Un ~ o Un pico = (AS+)

4 DIN RESISTÊNCIA AO FOGO Cabos de secção mínima Continuidade Quemador circuito r min r min t = 90 min Tmax = 713 ºC = 986 K Cabos de S 50 mm² ºC Classe E 30 E 60 E 90.- Igual ligação eléctrica que DIN VDE

5 RESISTÊNCIA AO FOGO Ensaio UNE EN IEC DIN Temperatura (ºC) Temperatura constante Tempo (min.) Raio mínimo curvatura Golpes de martelo Sim Sim Não Sim Não Sim Sim Não Não Só cabo Sim Sim Ás vezes

6 RESISTÊNCIA AO FOGO Não são possíveis cabos resistentes ao fogo com alumínio porque funde a 660 ºC

7 Cálculo da secção técnica e económica do conductor numa instalação fotovoltáica?

8 DA SECÇÃO 16 painéis por string U = 16 x 29,84 V = 477,44 V Dados de partida Linha principal de corrente contínua CCG 1 -inversor U = 477,44 V I = 81,84 A L = 45 m (inversor centralizado) Sistema de instalação: Esteira perfurada à intempérie Cabo utilizado: Tecsun (PV) (AS) T.amb = 50 ºC Local: Valência (Espanha) Instalação de 100 kw (3 vezes o esquema) I = 7,44 A U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V U=29,84 V I = 7,44 A Caixa Caja de de ligações conexiones del do generador gerador Inversor CCG U L = 45 m L I 1 11 strings I = 11 x 7,44 A = 81,84 A Línha principal de corrente contínua (Tecsun (PV) (AS)) Trafo Trafo

9 Características Tecsun PV (AS) Vida útil 25 anos Ensaios a temperatura muito baixa (-40 ºC) Ensaios de resistência térmica Resistência ao ozono Resistência à intempérie Ensaios de contracção Ensaios de fogo (AS)

DA SECÇÃO Secção por intensidade admissível I = 81,84 A Para obter a secção por I admissível temos que aplicar os coeficientes de correcção dado que as tabelas de intensidades admissíveis contêm

10 DA SECÇÃO Secção por intensidade admissível I = 81,84 A Para obter a secção por I admissível temos que aplicar os coeficientes de correcção dado que as tabelas de intensidades admissíveis contêm valores padrão á temperatura ambiente de 30 ºC á sombra. Como a linha recebe a acção solar directa por estar á intempérie e além disso a temperatura ambiente é de 50 ºC superior ao padrão de 30 ºC para o que estão calculadas as intensidades da tabela 52-C11 de instalações ao ar das Regras técnicas das instalações eléctricas de baixa tensão, devemos aplicar também coeficientes de correcção por estes motivos. A tabela 52-D1 para temperatura ambiente de 50 ºC e cabo tipo Tecsun (termo estável) dá-nos um coeficiente de 0,82. Portanto: I = 81,84 / (0,82x0,9) = 110,9 A (Linha principal de corrente contínua)

11 DA SECÇÃO I = 110,9 A Tabela de intensidades admissíveis 52-C11 (Regras técnicas, UNE pág. 106) Esteira perforada Método F Cabo termo estável XLPE Monofásica 2 Secção por intensidade admissível = 25 mm² Tabela simplificada para instalações ao ar (T padrão = 40 ºC)

12 DA SECÇÃO NOTA Realizando os cálculos para obter a intensidade da secção de 16 mm² obtemos I = 20,8 x 16 0,636 = 121,31 A (> 110,9 A) pelo que a secção de 16 mm² sería suficiente pelo critério da intensidade admissível ainda que a sua intensidade admissível não esteja tabelada. Ver procedimento de cálculo da intensidade admissível na página 94 das Regras técnicas das instalaçôes eléctricas de baixa tensão.

13 Secção por queda de tensão DA SECÇÃO S 2 L I = γ ΔU γ = 46,82 m/ω.mm2 (valor para cobre a 70 ºC) ΔU = queda de tensão admissível em V (tomamos 1%) ΔU = 0,01 x 477,44 = 4,77 V 2x45x81,84 S = = 46,82x4,77 32,98mm 2 Secção por queda de tensão = 35 mm² Solução = 35 mm²

14 DA SECÇÃO ECONÓMICA Energia perdida por aquecimento dos condutores: Ep = R I² t No caso das instalações fotovoltaícas existe uma grande variação da intensidade de corrente gerada e por isto o correcto sería realizar a seguinte operação: Ep = R(t) I²(t) dt Considerando a R(t) constante no tempo não se comete grande erro (tomamos o valor de R a 70 º C) e com os dados de radiação de podemos obter as intensidades geradas cada hora com o que sai um resultado bastante fiável. Assim a expressão da energía perdida en kw h fica: Ep R I i ²

15 DA SECÇÃO ECONÓMICA Representação da radiação recebida nos painéis durante un dia de junho G (kw/m²) 1.0 0,8 Painéis fixos com inclinação de 30 º Com seguidores 0,6 0,4 Painéis fixos com inclinação de 0 º (horizontais) 0, hora

16 DA SECÇÃO ECONÓMICA Representação da intensidade gerada pelos painéis durante um dia de junho I (A) Função contínua com os valores de I(t) em cada instante Ep = R(t) I²(t) dt I(t) I 10 Simplificação de I(t) em valores discretos de uma hora I i (Satellight) Ep R I i ² 40 I 9 I I 7 I 8 I 19 I 20 I I 21 hora

17 DE LA SECÇÃO ECONÓMICA Tendo en conta que com módulos de Si cristalino para cada string: I i = Ipmp i 0,9 x Icc i Y que: Icc i = Icc G i /1000 Sendo G i a intensidade de radiação solar media na hora i (Satel-light), então para os 11 strings que chegam a CCG: It i = 11 x 7,164x10-3 x G i = 0, x G i (A) A energia perdida na linha tería a expressião: Ep R It i2 = 0,078804² x R x G i ² (kw h) E para obter o custo desta energia Cp tarifa ( /kw h) Ep (kw h) ( )

18 DA SECÇÃO ECONÓMICA Custo da energia perdida por ano para a secção de 35 mm²:

19 DA SECÇÃO ECONÓMICA Para uma tarifa de 0,3 /kw h temos que o custo de utilizar a secção de 35 mm² ao largo do tempo t en anos será: C 35 = 90 x P s + 109,23 x t ( ) Sendo P s o preço do cabo em ( /m) Ao ser a secção inversamente proporcional á resistência existe uma relação linear entre o consumo anual e a secção (S) do condutor em mm² pelo que a fórmula do custo com tarifa de 0,3 /kw h para qualquer secção S será: C s = 90 x P s + 109,23 x 35/S x t ( )

20 DA SECÇÃO ECONÓMICA Para uma vida útil estimada de 30 anos obtemos os seguintesresultados: Tarifa a 0,30 /kw.h Tarifa a 0,44 /kw.h S (mm2) Ps ( /m) Tecsun Cs = 90 x Ps + 109,23 x 35/S x t ( ) Amortiz ación (años) Ahorro total en 30 años = 30 x (C35- Cs) ( ) Cs = 90 x Ps + 160,21 x 35/S x t ( ) Amortiz ación (años) Ahorro total en 30 años = 30 x (C35- Cs) ( ) 1x35 4,43 C35 = 398, ,23 x t -- 0 C35 = 398, ,21 x t x50 6,02 C50 = 541, ,461 x t 4, C50 = 541, ,147 x t 2, x70 8,11 C70 = ,61 x t 6, C70 = ,105 x t 4, x95 11,66 C95 = 1049,4 + 40,243 x t 9, C95 = 1049,4 + 59,02 x t 6, x120 14,45 C120 = 1300,5 + 31,86 x t 11, C120 = 1300,5 + 46,728 x t 7, x150 18,45 C150 = 1660,5 + 25,487 x t 15, C150 = 1660,5 + 37,382 x t 10, x185 23,43 C185 = 2108,7 + 20,665 x t 19,3 947 C185 = 2108,7 + 30,31 x t 13, x240 29,9 C240 = ,93 x t 24, C240 = ,364 x t 16,

21 DA SECÇÃO ECONÓMICA Custo ( ) 4000 Representação tempo custo (tarifa 0,3 /kw h) Máxima facturação 1419 S = 95 mm² S=35 S=50 S=70 S=95 S=120 S=150 S=185 S= ,36 6,06 9,43 11,65 15,07 19,3 24, t (anos)

22 DA SECÇÃO ECONÓMICA Custo ( ) Representação tempo custo (tarifa 0,44 /kw h) ,98 4,13 6,43 7,94 10,27 13,16 16,75 Máxima facturação 2503 S = 120 mm² S=35 S=50 S=70 S=95 S=120 S=150 S=185 S=240 t (anos)

23 DA SECÇÃO ECONÓMICA 7155 A poupança para a instalação de 100 kw deste exemplo está em cerca de 4000 (VAN 2000 a 3,5%) com tarifa a 0,30 /kw h e de uns 7000 (VAN 3600 a 3,5%) com tarifa de 0,44 /kw h com prazos de amortização de incremento da secção do cabo Tecsun (PV) (AS) de só 6 anos e redução de 7 toneladas de CO 2 em emissões. O TIR situa-se em cerca de 16 % o que torna muito rentável a instalação da secção económica.

24 DA SECÇÃO ECONÓMICA.- Com seguidores solares o aumento da secção amortiza-se antes por ser melhor aproveitada a radiacão solar e portanto ser maior a intensidade que se gera..- Com secções superiores as linhas estão mais descarregadas pelo que se obtêm benefícios colaterais como: Prolongar mais a vida útil dos cabos Melhorar a resposta frente a curto-circuitos Melhorar a performance ratio (PR) da instalação Posibilidade de aumento de potencia sem mudar o condutor Poupança de emissões de CO 2

25 OBRIGADO

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