[Escrever texto] FEUP002 Projecto Feup Qual é o Sistema de Protecção associado à Distribuição de Energia na FEUP e qual é a sua eficácia? Equipa ELE321: 090503178 090503150 090503085 090503056 090503186 Bruno Guimarães Gonçalo Silva Paulo Ribeiro João Silva António Neves Ano Lectivo 2009/2010
Índice 1. Resumo 3 2. O que é um sistema de protecção? 4 3. Protecções.5 4. Fusível. 6 5. Disjuntores.7/8 6. Relés..8 7. Vantagens e Desvantagens dos Disjuntores e Fusíveis..9 8. Na Feup: Fusíveis ou disjuntores? Qual o melhor sistema de protecção..9/10/11 9. Sumário 12 10. Bibliografia 13 11. Agradecimentos.14 2
Resumo Neste relatório vamos abordar qual o sistema de protecção associado à distribuição de energia na Feup. Inicialmente explicar-se-á não só o que é um sistema de protecção mas também como é constituído, ou seja, quais os componentes que o constituem. Em relação aos componentes o projecto centrou-se nos três mais importantes: fusível, disjuntor e relés. Tendo como base os disjuntores, explicar-se-á que, estes, têm de obedecer a um conjunto de 5 exigências destacando-se entre elas: a fiabilidade e a segurança. Após isso, decidiu-se evidenciar algumas vantagens e desvantagens da utilização de fusíveis e disjuntores. Como exemplo os fusíveis têm a vantagem de ter um custo reduzido, por outro lado os disjuntores exigem menos manutenção mas são mais caros. Em ultimo lugar, posteriormente à explicação dos componentes principais e às vantagens/desvantagens dos fusíveis e disjuntores analisar-se-á qual o melhor sistema de protecção da Feup de acordo com as exigências da faculdade. 3
O que é um sistema de protecção? Um sistema de protecção tem como objectivo reduzir os danos num sistema eléctrico protegendo-o de falhas que podem ocorrer internamente ou externamente, assim como fornecer energia para os consumidores de forma fiável, segura e com qualidade. 4
Protecções No que diz respeito a protecções estas podem ser divididas em duas subclasses. Protecções contra contactos directos e indirectos. Os contactos directos referem se ao contacto que possa vir a existir entre a pessoa e o sistema. Para prevenir esse contacto utilizam-se protecções como por exemplo isolamento. Deste modo, este tipo de protecção tem como objectivo impedir o contacto directo entre o utente e o sistema de energia diminuindo assim os riscos para os utentes que frequentam locais de alta tensão. Na FEUP existe barramento dos transformadores de modo a evitar o perigo dos visitantes ao posto de transformação, evitando assim o contacto directo com o transformador. Quando falamos em contactos indirectos falamos de protecções actuam de modo a proteger o sistema eléctrico a quando um curto-circuito por exemplo. No que diz respeito aos contactos indirectos temos os disjuntores, os fusíveis, os sistemas de terra e o diferencial. Segue-se, de forma mais aprofundada, informações sobre disjuntores e fusíveis. 5
Fusível É um dispositivo de segurança de um circuito eléctrico, que tem como função interromper a passagem de corrente eléctrica no circuito, quando a corrente ultrapassa o limite permitido pelo fusível, evitando um curto-circuito. O fusível é constituído por um fio condutor que está colocado dentro de um invólucro. Há vários tipos de fusível, consoante a aplicação, nomeadamente com diferentes tamanhos, formas, características de funcionamento, calibre (corrente) e tensão. Figura 1 Fusíveis O fio condutor, normalmente de prata, cobre, chumbo, estanho, cádmio, alumínio, zinco, níquel ou de ligas destes materiais, é calibrado de forma a suportar a intensidade de corrente para a qual está calibrado sem fundir. Este fio deve fundir por efeito Joule quando a intensidade de corrente atinge um dado número de vezes (normalmente 2X) o valor da intensidade nominal. Quanto à velocidade de fusão os fusíveis classificam-se em rápidos e lentos; quanto ao seu poder de corte em fusíveis de alto poder de corte, utilizados nas instalações industriais e de baixo poder de corte, utilizados nas habitações. Actualmente é proibida a utilização de fusíveis nas habitações novas, embora a maioria das habitações mais antigas ainda os utilizem. Sempre que um fusível actue cortando a alimentação do circuito que protege, ele deve ser substituído por um novo com as mesmas características. 6
Disjuntores Para a interrupção de altas correntes, especialmente na presença de circuitos indutivos, são necessários mecanismos especiais para a interrupção do arco voltaico (ou arco eléctrico), resultante na abertura dos pólos. Para aplicações de grande potência, esta corrente de curto-circuito, pode alcançar valores de 100 ka. Após a interrupção, o disjuntor deve isolar e resistir às tensões do sistema. Por fim, o disjuntor deve actuar quando comandado, ou seja, deve haver um alto grau de fiabilidade. Para que as perturbações nas redes possam ser eliminadas de modo eficiente as protecções, entre elas os disjuntores, devem responder a um conjunto de exigências. Podemos destacar assim a: 1. Fiabilidade 2. Sensibilidade 3. Rapidez 4. Segurança 5. Selectividade Disjuntor: Os disjuntores são aparelhos de protecção contra sobrecargas em circuitos. Estes aparelhos dispõem de um detector do defeito no circuito e de um disparador que actua no interruptor. Assim, o disjuntor interrompe a corrente numa instalação eléctrica antes que os efeitos térmicos e mecânicos desta corrente possam se tornar perigosos às próprias instalações. A grande vantagem relativamente ao fusível é que o disjuntor continua a ser utilizável após proteger a instalação. Nota: A detecção de avarias em quadros com disjuntores é mais simples, rápida e segura do que com fusíveis; basta ver qual o disjuntor que tem a patilha na posição off ou na posição diferente dos restantes. 7
Figura 2 Disjuntor Alguns tipos de disjuntores de alta potência: Disjuntor a grande volume de óleo, Disjuntor a pequeno volume de óleo, Disjuntor a ar comprimido, Disjuntor a vácuo, Disjuntor a hexafluoreto de enxofre (SF6). Relés Os relés são dispositivos usados para fazerem os Disjuntores de Alta Tensão funcionarem. Os relés são dispositivos que medem grandezas como a corrente e a tensão eléctrica e que mandam uma ordem ao disjuntor para este abrir consoante fosse a intensidade da corrente. Os relés são utilizados, tanto a nível industrial, a nível das habitações mas também dos automóveis. Estes situam-se entre dois circuitos, protegendo os circuitos de baixa tensão, não os deixando ser afectados pelos circuitos de alta tensão. 8
Vantagens e Desvantagens dos Disjuntores e Fusíveis A nível de custos, os fusíveis são mais baratos que os Disjuntores, portanto o uso de fusíveis seria melhor a nível económico. Por outro lado, como cada vez que um fusível funde, é necessário substituir por um novo e para isso é preciso ter o fusível certo para o calibre a usar e também é preciso ter um técnico presente para mudar o fusível. No caso dos disjuntores, apesar dos custos serem mais elevados, a reactivação dos mesmo após estes cortarem a corrente do circuito, é bastante simples, não sendo preciso ninguém especializado para fazer esse trabalho. Além disso, os disjuntores são mais fiáveis que os fusíveis, portanto, a segurança dos circuitos eléctricos é superior quando se usam disjuntores. Na Feup: Fusíveis ou disjuntores? Qual o melhor sistema de protecção? Quando falamos no Sistema de Protecção associado a FEUP temos que considerar não só as dimensões desta faculdade como também o facto de ela ter vários postes de transformação privados. Para melhor compreendermos como é feito o transporte de energia aqui fica este esquema: Figura 3 Esquema de transporte de energia 9
Legenda: - Fusíveis MT - Média tensão PT Poste de Transformação - Disjuntores BT - Baixa Tensão É partindo desta representação que podemos ver como é que o transporte de energia é feito de uma forma segura na FEUP. Respondendo a primeira pergunta: Fusíveis e disjuntores são ambos aparelhos necessários para a protecção do sistema. Como podemos ver na figura o poste de transformação da FEUP é protegido por disjuntores que recebem a corrente com uma tensão muito elevada, aproximadamente de 15000 V. Depois de a corrente passar pelo PT verifica-se uma diminuição da voltagem para 230 V, o que permite que a corrente continue o seu caminho para o CA2 (quadro geral de baixa tensão). Posteriormente encontram-se os disjuntores que também protegem o circuito. Depois desta breve explicação e atendendo ao conjunto de exigências, já referido para os sistemas de protecção devemos questionar-nos: - Tendo a FEUP postes de transformação privados e portanto técnicos que para além de assegurarem a manutenção podem a qualquer momento reparar uma avaria porque não a utilização de fusíveis como o dispositivo único de protecção? Como já foi referido anteriormente a corrente chega ao poste de transformação com uma tensão muito elevada e é por esta razão que não é viável a existência de fusíveis no lugar dos disjuntores. Apesar de os disjuntores serem muito dispendiosos o facto de a FEUP receber a energia a uma voltagem tão elevada obriga a uma manutenção contínua o que no caso dos fusíveis conduziria sempre a troca destes. 10
Figura 3 Transformador (FEUP) Figura 4 Disjuntores (FEUP) 11
Sumário A realização deste projecto permitiu elaborar um relatório respondendo às seguintes questões: O que é um sistema de protecção; Quais os componentes fundamentais de um sistema de protecção; Qual é o sistema de protecção que a Feup utiliza. Em suma, a elaboração de um sistema de protecção de energia de uma determinada instituição tem de ter como base as suas próprias exigências. 12
Bibliografia Fusíveis. Visitado em Setembro de 2009.disponivel em < www.univab.pt/formacao/sehit/curso/> através de <Riscos eléctricos>, <unidade 4>, <Corta circuitos fusíveis> Disjuntores. Visitado em Setembro de 2009.disponivel em < www.univab.pt/formacao/sehit/curso/> através de <Riscos eléctricos>, <unidade 4>, <Disjuntores > Relativo a protecções (contactos directos e indirectos). Visitado em Outubro de 2009.<www.prof2000.pt/users/lpa/> através de <Apresentações Electrónicas>, <Protecções das pessoas quando utilizadoras das instruções eléctricas> Segurança na utilização de energia eléctrica. Visitado em Setembro de 2009. http://www.eda.pt/loja/seguranca.pdf Imagens relativas a fusíveis. Visitado em Setembro de 2009. http://www.induspelfusiveis.com.br/fusiveis_induspel_fusiveis.jpg Relé. Visitado em Outubro de 2009.Disponivel em <http://pt.wikipedia.org/wiki/rel%c3%a9> Imagem relativa a disjuntores. Visitado em Setembro de 2009. Disponível em <http://www.santaclaranet.com.br/images/siemens_bip.jpg> Disjuntores. Visitado em Setembro de 2009. Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/disjuntor 13
Agradecimentos Gostaríamos de agradecer a contribuição do orientador e colega João Moreira que sempre soube indicar o melhor caminho para a elaboração do trabalho desde a fase de investigação até à conclusão do mesmo. É também importante referir a ajuda do supervisor Hélder Leite que possibilitou a visita aos postes de transformação e que, com uma explicação clara sobre os mesmo permitiu que fossem retiradas várias informações para o relatório. 14