O que é uma Sobreintensidade? Uma sobreintesidade é uma corrente de intensidade superior à nominal. Para este efeito, a intensidade de corrente máxima admissível num condutor é considerada como a sua intensidade nominal. As sobreintensidades podem resultar de sobrecargas verificadas em aparelhos de utilização (aumento da potência absorvida por estes aparelhos em relação à sua potência nominal), devido a curto-circuito ou defeitos Como realizar a protecção? É efectuada por aparelhos de protecção, este tipo de aparelho é destinado a impedir ou limitar os efeitos perigosos ou prejudiciais da passagem de uma corrente de intensidade superior à admissível nas canalizações ou aparelhos de utilização, aos quais possam estar sujeitas pessoas ou instalações. A protecção contra curtos-circuitos deverá ser estabelecida de forma a garantir que a duração do curto-circuito seja limitada a um tempo suficientemente curto para não alterar de forma permanente as características das canalizações e dos aparelhos. Os aparelhos destinados a assegurar simultaneamente a protecção contra sobrecargas e contra curtos-circuitos, deverão possuir poder de corte que lhes permita eliminar, com segurança a corrente de curto-circuito previsível no ponto da instalação em que forem estabelecidos E a actuação? Os aparelhos destinados a assegurar a protecção contra curtos-circuitos deverão ter poder de corte, pelo menos, igual à corrente de curto-circuito previsível no ponta da instalação em que forem estabelecidos e um tempo de corte de uma corrente resultante de um curto-circuito franco, que se produza em qualquer ponto do circuito em que forem inseridos, inferior ao tempo a partir do qual a passagem dessa corrente de curtocircuito possa alterar de forma permanente as características da instalação. Admitir-se-á o emprego de aparelhos de protecção com poder de corte inferior à corrente de curto-circuito previsível no ponto da instalação em que forem estabelecidos, desde que existam, em série e a montante desses aparelhos, outros aparelhos de protecção com poder de corte adequado. Alem disso, as características do conjunto dos aparelhos de protecção deverão ser tais que os aparelhos existentes a jusante cortem as correntes de curto-circuito de intensidade inferior ao seu poder de corte e, para as de intensidade superior, o tempo de corte do aparelho situado a montante seja menor que o do situado a jusante (por exemplo, de corta-circuitos fusíveis de alto poder de corte em série com disjuntores de poder de corte inferior ao da corrente de curtocircuito previsível no ponto onde este se encontrem estabelecidos (os corta-circuitos fusíveis podem ser instalados imediatamente a montante do disjuntor ou no inicio da canalização respectiva)). Espera-se que os aparelhos de protecção com poder de corte reduzido sejam dotados de protecção mecânica evitando a eventual projecção de estilhaços.
Aparelhos que asseguram unicamente a protecção contra sobrecargas: contactores-disjuntores equipados apenas de relés térmicos. Aparelhos que asseguraram simultaneamente a protecção contra sobrecargas e contra curtos-circuitos: Disjuntores de máximo de corrente (associados, eventualmente, a corta-circuitos fusíveis da classe am ) Corta-circuitos fusíveis das classes gf ou gt. Num transformador a protecção pode ser composta por três relés, um para cada fase, ou então com um único relé trifásico. O circuito da protecção inicia-se normalmente nos TI s. O relé associado a cada TI, vai carregar a bobine de um relé auxiliar de bloqueio após um tempo ajustado, retirando posteriormente o Transformador de Potência de serviço. Origem? Os transformadores de potência AT/MT ou MT/BT podem sofrer danos devido a defeitos de origem interna, ou de origem externa, tais como sobrecargas ou curtocircuitos, submeter o transformador a um sobreaquecimento e a esforços electrodinâmicos excessivos. Ou de origem interna, tais como curto-circuitos entre espiras, entre enrolamentos ou entre um enrolamento e a cuba, de intensidade variável segundo a sua localização. A detecção e eliminação destes diferentes defeitos implica o emprego de vários tipos de relés de protecção, cujas funções e utilização são explicitadas pelo texto e esquemas seguintes. No entanto, os defeitos próprios ao circuito magnético (aquecimentos locais por correntes induzidas) não podem ser detectados por uma protecção eléctrica, sendo-o por um relé mecânico accionado pela emanação de gases produzida pelo defeito (por exemplo no caso de transformadores refrigerados a óleo). Intensidades de Correntes de Curto-circuito As intensidades de corrente de curto-circuito são calculadas em função da potência de curto-circuito da rede, SccR, da tensão de curto-circuito do(s) transformador(es) e pressupondo que os curto-circuitos são trifásicos simétricos. De todos os tipos de defeito possíveis, esta é a que conduz aos valores máximos das intensidades de corrente. O valor de SccR é fornecido pela Empresa Distribuidora de Energia Eléctrica, e a tensão de curto-circuito do(s) transformador(es) é fornecido pelo fabricante.
Intensidade de corrente de curto-circuito na Alta Tensão A intensidade de corrente de curto-circuito na Alta Tensão poderá ser provocada por um curto-circuito no lado da Alta Tensão ou no lado da Baixa Tensão. Esta intensidade de corrente será sempre superior para o caso do curto-circuito ser na Alta Tensão, pois o valor total da impedância de curto-circuito será menor. Intensidade de corrente de curto-circuito na Baixa Tensão O cálculo da intensidade de curto-circuito na Baixa Tensão, na maioria dos casos, resulta apenas de curto-circuitos no circuito Baixa Tensão. Para o cálculo desta intensidade de corrente de curto-circuito é necessário conhecer a impedância de curto-circuito equivalente da rede distribuidora (referida ao secundário) e também a impedância de curto-circuito do(s) transformador(es). Detecção de curto-circuitos: Indicadores de c.c : Sensível a corrente de curto-circuito e ao sentido da corrente de c.c. A detecção é feita e é isolado o troço mediante as indicações dos indicadores de curtocircuito. Protecção simples: Corta-circuitos fusíveis utilização nos transformadores de Tensão e transformadores de potência de pequena capacidade. Protecção de TT: só necessário prever a protecção contra curto-circuitos Protecção de Potência: protecção contra curto-circuitos e Sobrecargas(selectividade quanto á corrente de arranque e a sobrecargas permitidas). A protecção pode ser efectuada por(s>250kva): Protecção por corta-circuitos fusíveis + interruptor seccionador Protecção por disjuntores Protecção por corta-circuitos fusíveis + interruptor seccionador Utilizados em transformadores de distribuição S<1600KVA a 10KV ou S< 1000KVA a 20KV, com frequência de manobras baixas. A escolha e o ajuste dos fusíveis são realizados, respeitando margens de segurança, e mediante a consulta de curvas que relacionam correntes e tempo de actuação. As protecções são colocadas de modo a actuarem selectivamente. Protecção por disjuntores Utilizada em transformadores de distribuição S>800KVA, ou em transformadores onde se prevê uma elevada frequência de manobras (T.I.+Relés). Nos transformadores triangulo-estrela só são necessárias 2 equipas TI+relé.
È necessário que a escolha e ajuste das protecções seja efectuado mediante as curvas de disparo de disjuntores. Aqui é necessário ter em atenção que as curvas tem duas características: a característica da protecção térmica e a característica da protecção contra curto-circuitos. A característica da protecção térmica inclui duas curvas; disparo a quente e disparo a frio. As protecções contra c.c. podem ser realizadas através de : Fusíveis Dispositivos de protecção+disjuntor Para os Fusíveis é obrigatório a sua existência nas três fases dos transformadores. Para os disjuntores, é necessário vereficar o regime de neutro: Neutro isolado: equipas de TI/Relé MI em duas fases Neutro ligado à terra (directamente ou através de impedância) Dispensa de protecções contra c.c. em transformadores: Quando as suas canalizações são ligadas directamente a quadros de repartição onde existem dispositivos de protecção Nos circuitos ou aparelhos cuja interrupção possa originar perigos para o funcionamento da instalação ou inconvenientes para a exploração- >Medidas para evitar c.c. manutenções mais frequentes, afastamento de materiais explosivos Em subestações em que os transformadores estão ligados em blocos, e a protecção é feita por disjuntores das linhas, a protecção é assim dispensada do lado do primário dos transformadores. Para S>5MVA e U>=60KV, existem dispositivos de protecão interna+telecomando-> abertura dos disjuntores das linhas Nos PTs equipados com um só transformador de S<=250KVA, existe a dispensa de protecção contra c.c do lado do primário e dispositivos de protecção interna(por ex. Relé de bochholz). A protecção é garantinda pela protecção da linha
Como é economicamente inviável o uso de aparelhagem que meça directamente as tensões e correntes de linha, utilizam-se os transformadores de instrumentos que possuem os seguintes objectivos: Alimentar o sistema de protecção e medição com tensão e corrente reduzida, mas proporcional ás grandezas dos circuitos de mais alta tensão. Proporcionar isolamento entre o circuito de alta tensão e os instrumentos e, consequentemente, segurança do pessoal Padronizar a fabricação dos instrumentos. São duas as grandezas medidas através dos transformadores de instrumentos: Corrente; Tensão; E para medi-las são utilizados, respectivamente: Transformador de corrente Transformador de tensão O Transformador de corrente tem o primário ligado em série com o circuito principal e o secundário ligados aos reles e/ou instrumentos de medição, cujo valor da corrente secundaria depende da relação de transformação do equipamento (nº de espiras). O transformador de tensão tem o objectivo de reduzir o valor da tensão de um determinado circuito para níveis compatíveis com instrumentos de medição e reles de protecção. São projectados para uma tensão secundária nominal padronizada de 115V, e o tipo de carga conectada ao seu secundário é normalmente relés ou voltímetros. Nos transformadores de grande porte, as protecções secundárias (protecção de 2ªlinha), é normalmente feita por relés de sobrecorrente. Estes reles operam quando há falha da protecção principal da alimentação, protecção de barras ou no próprio transformador. Esta falha está normalmente associada a um defeito em relés, TC, disjuntor ou no circuito de corrente contínua. Protecção contra sobrecargas e curto-circuitos entre fases em transformadores Quando o valor máximo da corrente de funcionamento em condições normais é ultrapassada, diz-se que o transformador está a trabalhar em sobrecarga. Os transformadores são equipamentos que podem suportar sobrecargas razoáveis durante um determinado tempo. Para curto circuitos entre fases no transformador, ou no seu lado de BT, haverá elevação das correntes, para valores bem superiores quando comparados ao de sobrecargas, podendo operar o relé de protecção.
Tanto para sobrecargas como para o caso de defeitos entre fases, o relé vai carregar uma bobine de um relé auxiliar de bloqueio, que após um tempo ajustado (selectividade), retira o transformador de operação. A protecção de sobrecorrente pode ser composta por 3 reles (um para cada fase) ou por um único relé trifásico. Este tipo de relé esta normalmente ligado aos TC, que podem ser de pedestal (externo) ou localizados nas buchas do lado de alta tensão do transformador (interno). Este ultimo está junto do TC do circuito de protecção diferencial do transformador, conforme a figura seguinte: Ligação dos TCs Os TCs deste tipo de protecção são ligados em estrela com o neutro á terra. Como se pode ver na de maneira simplificada, os secundários dos TCs estão conectados às bobines dos relés. Estes relés, são reles de sobrecorrente temporizados em circuito de corrente alternada que opera quando a corrente ultrapassa um valor prefixado. No caso de sobrecarga, as correntes que circulam nas bobines dos relés passam a ter valores acima do seu ajuste, provocando a sua operação. No ponto de fechamento da estrela, o somatório das correntes será igual a zero.
Para curto-circuito, entre fases no lado de baixa tensão do transformador, ocorrerá um desequilíbrio entre as correntes com elevação anormal dos seus valores, acarretando a operação do relé. A figura seguinte apresenta os esquemas simplificados dos dois casos anteriormente mencionados. A actuação do relé, provoca a abertura do disjuntor do lado de 138KV, descarregando o transformador e os disjuntores gerais. Protecção contra curto-circuitos entre Fase e Terra no lado de baixa tensão de transformadores. Esta protecção tem a finalidade de operar para um defeito fase-terra no lado de baixa tensão do transformador, quando existir falha da protecção principal (primeira linha). Quando os reles operam, carregam uma bobine do relé auxiliar, retirando o transformador de operação. Ligação dos TCs Para transformadores ligados em Triangulo Estrela com ligação á terra, o primário desta protecção está conectado á malha de terra e ao neutro deste transformador. Quando ocorrer um defeito fase-terra, a corrente de curto-circuito circula pela neutro do transformador e a corrente secundaria referente sensibiliza o relé( ligado ao lado do
secundário do TC), actuando de modo a retirar o transformador de operação. Para diminuir o valor desta corrente de defeito, é utilizado resistência de terra no neutro do transformador. Para transformadores ligados em Triangulo Triangulo, existe a necessidade da instalação de um transformador terra ligado em zig-zag, com o objectivo de fornecer referencial para a terra ao transformador de força. O primário do TC desta protecção fica ligado ao neutro do transformador terra. Portanto, quando ocorre um defeito faseterra, a corrente de curto circuito procura o neutro deste equipamento. Esta corrente sensibiliza o relé (conectado ao secundário de TC), actuando de modo a retirar o transformador de força de operação.
Actuação da Protecção Existe um relé é ajustado de modo a actuar quando o transformador estiver com cerca de 43% de sobrecarga, e outro é ajustado para actuar com a passagem de uma corrente muito baixa(menor tap do relé), sendo que estes ajustes possuem tempos de actuacção superiores aos das protecções principais(1ª linha) dos transformadores (selectividade). Quando os reles operam, os seus contactos fecham fazendo com que se carregue da bobine do relé auxiliar. Este relé possui múltiplos contactos, sendo responsável pela execução de funções especificas, tais como: Alarme Abertura dos disjuntores gerais do transformador Abertura e bloqueio dos disjuntores junção de barra, etc. Caso o defeito não seja eliminado pela actuação do rele auxiliar anterior, conclui-se que o defeito (curtocircuito),
ocorre na parte entre o transformador e as buchas de entrada dos seus disjuntores gerais. Por este motivo é utilizado um outro relé (temporizador), que é carregado na operação dos relés principais e actua em conjunto com o auxiliar, com a finalidade de isolar o transformador.
Protecção contra incêndios Para entendermos, um transformador consta de umas bobinas submergidas numa cuba de óleo, que actua como refrigerador e isolante. A cuba tem a possibilidade de se dilatar, de modo a absorver a expansão do óleo. Para as subidas de temperatura deve-se regulas as protecções de modo a que a primeira actue aproximadamente aos 70º, aqui deve existir o disparo de uma forte buzina; a segunda actua aos 90º aproximadamente, e deve inevitavelmente cortar a energia que o alimenta, evitando assim a sua avaria. Nos transformadores em banho de óleo: Intenção: Limitar as consequências Evitar a propagação Medidas regulamentares: Interdição do emprego de matérias combustíveis nas instalações interiores Fossa com brita (> 200Kg de óleo) Temperatura do óleo (relés para o controlo) Extintores Ou mesmo a existência de um sistema complexo de protecção (instalações importantes) Portas corta-fogo
Transformador Protector A título indicativo, o Link para quem se encontrar interessado: http://www.sergi-france.com/html/tptestp.html Se perferirem possuo um Catalogo com varias caracteristicas, enviem um email, que poderei disponibilizar para consulta. ee00002@fe.up.pt