ND- 3.001 Proteção de Redes de Distribuição Aérea Primária NORMA TÉCNICA VICE-PRESIDÊNCIA TÉCNICA DIRETORIA DE ENGENHARIA GERÊNCIA DE ENGENHARIA DE ESTUDOS, PROTEÇÃO E AUTOMAÇÃO AUTOR: COLABORADORES: APROVADO: DATA: Eng o. Dener Pioli Eng os - E. Vicentini A. Monteiro H.G. Bueno F.R.Sassaki R.B. Queiroga Eng o. Douglas Camargo AGOSTO/2004
Página 1 de 190 ÍNDICE 1. RESUMO 2. TERMINOLOGIA BÁSICA 3. INTRODUÇÃO 4. CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO 4.1. Subestação de Distribuição (ETD) 4.2. Circuito de Distribuição 4.3. Níveis Máximos de Curto-Circuitos Trifásicos na Barra das ETDs 4.4. Níveis Básicos de Isolamento (NBI) 5. CONCEITOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO 5.1. Relé ou dispositivo de proteção 5.2. Sistema de proteção 5.3. Zona de proteção 5.4. Sensibilidade 5.5. Seletividade 5.6. Coordenação 5.7. Metodologia de coordenação de proteção 6. ASPECTOS GERAIS DOS SISTEMAS DE PROTEÇÃO 6.1. Desempenho de um sistema de proteção 6.2. Tipos de falta 6.3. Magnetude das correntes de falta 6.4. Equipamentos de proteção 6.5. Locação dos equipamentos de proteção 6.6. Coordenação e ajustes dos equipamentos de proteção 7. ROTEIRO PARA ELABORAÇÃO DO ESTUDO 7.1. Coleta de dados 7.2. Locação dos elementos de proteção 7.3. Impedâncias do sistema 7.4. Cálculo das correntes de curto-circuito 7.5. Elaboração do diagrama unifilar para estudos 7.6. Estudos de coordenação
Página 2 de 190 8. EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO 8.1. Chave Fusível ou Corta-circuito 8.2. Religador Automático 8.3. Seccionalizadores 8.4. Relé de Sobrecorrente 9. LOCAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS 9.1. Geral 9.2. Critérios para Localização dos Elementos de Proteção 10. CALCULO DAS CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO 10.1. Geral 10.2. Dados para o Cálculo das Correntes de Curto-circuito 10.3. Obtenção do Diagrama de impedâncias de Seqüência Positiva 10.4. Obtenção das Correntes de Curto-Circuito 10.5. Obtenção das Correntes de Curto-Circuito Fase-Fase - Valor Simétrico 10.6. Obtenção das Correntes de Curto-Circuito Fase-Terra - Valor Simétrico 10.7. Obtenção das Correntes de Curto-Circuito para Circuitos Bifásicos e Monofásicos 10.8. Representação de Outros Tipos de Transformadores em uso no Sistema da Eletropaulo para Cálculo das Correntes de Curto-Circuito 10.9. Obtenção das Correntes de Curto-CircuIto - Valor Assimétrico 10.10. Exemplo de Aplicação 11. CRITÉRIOS PARA AJUSTES DOS DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO 11.1. Fusível 11.2. Religador automático 11.3. Relé de sobrecorrente 12. COORDENAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO 12.1. Geral 12.2.Coordenação Relé - Elo Fusível 12.3. Coordenação Relé-Religador 12.4.Coordenação Religador-Fusível 12.5.Coordenação Religador-Religador 12.6.Coordenação Religador-Seccionalizador 12.7.Coordenação Religador-Seccionalizador-ELO Fusível 12.8. Critérios para Coordenação de Elos Fusíveis 12.9. Coordenação das Proteções de Entradas Primárias (EP) 12.10. Critérios para Proteção de Banco de Capacitores 13. BIBLIOGRAFIA
Página 3 de 190 1) OBJETIVO Esta norma tem por objetivo fixar critérios e metodologias para estudo de proteção contra sobrecorrentes nas redes de distribuição aérea primária. Deve ser aplicada nos projetos de ampliação, melhoria das redes ou conexão de cargas, visando garantir a adequada continuidade de fornecimento aos consumidores, bem como minimizar os danos aos equipamentos devidos às correntes de falta. Em sua aplicação poderá ser necessário consultar as seguintes publicações: PND 2.2: Projeto de redes de distribuição aérea primária: PND 2.1: Projeto de redes de distribuição aérea secundaria: PND 3.2: Compensação de reativos e regulação de tensão em redes de distribuição aérea primária.
Página 4 de 190 2) TERMINOLOGIA BÁSICA a) Elementos Componentes da Rede Primária Rede Primária Conjunto qualquer de circuitos primários alimentados por uma ou mais ETDs. Circuito Primário Parte da rede elétrica destinada a alimentas diretamente ou por intermédio de ramais ou sub-ramais as cargas elétricas conectadas a ETs, IPs e EPs, termos estes a seguir definidos. Estação Transformadora de Distribuição (ETD) Subestação alimentada em tensão de transmissão/sub-transmissão, através da qual são alimentados os circuitos de distribuição primária. Estação Transformadora Subestação aérea constituída de um ou mais transformadores de distribuição, alimentados em tensão primária, dos quais são derivados os circuitos de distribuição secundária. Estação Transformadora de Iluminação Pública (IP) Subestação aérea tipo ET pata serviço de iluminação pública. Entrada Primária (EP) Consumidor alimentado em tensão primária. Tronco de Alimentador Circuito primário principal, alimentado através de uma ETD, do qual podem ser derivados para distribuição de energia elétrica. Ramal de Alimentador (Ramal) Parte de um circuito primário derivado diretamente de um ramal de alimentador.
Página 5 de 190 b) Termos Gerais para Estudo de Proteção Falta ou Falha Termo que se aplica a todo fenômeno acidental que impede o funcionamento de um sistema ou equipamento elétrico. Curto-circuito Ligação intencional ou acidental entre dois ou mais pontos de um circuito, através de impedância desprezível, estando tais pontos com potenciais diferentes. Sobrecorrente Intensidade de corrente superior à máxima permitida para um sistema, equipamento elétrico ou componente. Seqüência de Operação de Religamento (Seqüência de Operação) Sucessão de desligamentos e religamentos de um equipamento na tentativa de eliminar faltas de natureza transitória, visando a continuidade de serviço do sistema. c) Equipamento de Proteção Elo Fusível Elemento sensível a sobrecorrente incorporado às chaves fusíveis que em conjunto com os mesmos podem interromper os circuitos elétricos para determinadas magnitudes de corrente. Chave Fusível (ou Corta Circuito) Dispositivo constituído de um porta-fusível e outras partes que tem como função a abertura do circuito na ocorrência de sobrecargas anormais. Religador Automático Dispositivo destinado a interromper e efetuar religamentos nos circuitos de distribuição primária com características de operação rápida e/ou temporizada.
Página 6 de 190 Seccionalizador Automático Dispositivo projetado para operar de forma coordenada em conjunto com religadores automáticos ou mesmo com disjuntores equipados com relé de religamento. Relé de Sobrecorrente Dispositivo destinado a operar de forma rápida ou temporizada na ocorrência de sobrecorrentes anormais nos circuitos de distribuição. Os relés de sobrecorrente atuam sobre os circuitos de disparo nos disjuntores das ETDs que por sua vez interrompem os circuitos faltosos. 3. INTRODUÇÃO A definição do esquema de proteção para um sistema elétrico deve ser efetuada com base em um estudo cuidadoso. É necessário conhecer profundamente as características operacionais dos equipamentos, as solicitações normais causadas pelo carregamento devido aos consumidores, bem como aquelas oriundas das falhas. Além disso, é indispensável levar em consideração a continuidade de fornecimento na rede e nas restrições econômicas. Os requisitos da adequada proteção aos equipamentos, da boa continuidade de serviço e do custo adequado ao do sistema de distribuição em estudo, freqüentemente se revelam incompatíveis entre si. Dessa forma, o estudo da proteção exige a adoção de soluções de compromisso entre as exigências acima, visando obtenção da melhor relação entre os benefícios técnicos. Os custos referentes ao esquema adotado. Esta norma apresenta os critérios e métodos para a definição do esquema de proteção contra sobrecorrente, sendo a proteção contra sobretensões abordada na PND-2.1: Projetos de Redes de Distribuição Aérea Primaria. A estruturação aqui adotada é a seguinte:
Página 7 de 190 4. CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA DE DISTRIBUÍÇÃO Subestação de Distribuição (ETD) As subestações recebem energia dos sistemas de transmissão/subtransmissão e abaixam o nível de ter tensões para as tensões de distribuição primária: a. 34,5 kv b. 23,0 kv c. 13,2 kv d. 3,8 kv As relações de transformação e tipos de ligação dos enrolamentos dos transformadores da ETDs são os seguintes: Relação de Transformação Tipo de Ligação Entre os Enrolamentos 88/34,5 kv Triângulo/Estrela Aterrada ou Triângulo/Triângulo + Trafo de Aterramento 88/23,0 kv Triângulo/Estrela Aterrada 88/23,0 kv Estrela/Triângulo + Trafo de Aterramento 88/13,8 kv Triângulo/ Estrela Aterrada 88/13,8 kv Triângulo/ Estrela Aterrada 138/13.8 kv Estrela/Triângulo/Estrela Aterrada 345/34.5 kv Estrela/Triângulo + Trafo de Aterramento 4.1. Circuitos de Distribuição a) Tipo do circuito quanto ao número de fases e número de condutores: - Circuito trifásico a 4 fios sendo o neutro contínuo, multi-aterrado e interligado à malha da ETD: - Circuitos monofásicos com neutro contínuo, multi-aterrado e interligado à malha da ETD: - Circuitos bifásicos com neutro contínuo, multi-aterrado e interligado à malha da ETD.
Página 8 de 190 b) Condutores Utilizados nos Circuitos Aéreos: - Condutores de fase: Cabo tipo CAA ou CA nas bitolas 1/0 AWG, 3/0 AWG e 336,4 MCM, 556 MCM, 240mm 2, 300mm 2 - Condutores de Neutro: Cabo tipo CA ou CAA nas bitolas 1/0 e 3/0. 4.2. Níveis Máximos de Curtos-circuitos Trifásicos nas Barras das ETDs. Deverão ser obtidos para cada caso os níveis de curto-circuito para as tensões nominais e condições normais de operação. 4.3. Níveis Básicos de Isolamentos (NBI) A tabela 2.2 apresenta os níveis básicos de isolamento exigidos nos equipamentos do sistema de distribuição: TENSÃO (kv) 3,8 13,8 23 34,5 NBI (kv) 60 95 150 150/200 Tabela 2.2 - Níveis Básicos de Isolamento dos Equipamentos 5. Conceitos Básicos de Proteção 5.1. Relé e/ou Dispositivos de Proteção São equipamentos especialmente projetados e devidamente aplicados para detectar condições anormais, indesejáveis ou intoleráveis nos sistema elétrico e prever simultânea ou parcialmente: Pronta remoção de serviço (desligamento) dos componentes sob falta, ou dos componentes sujeitos a danos, ou ainda dos componentes que de alguma forma possam interferir na efetiva operação do restante do sistema. Acionamentos e comandos complementares para se garantir confiabilidade, rapidez e seletividade na sua função. Sinalizações ou alarmes identificando sua operação e o trecho sob falha
Página 9 de 190 5.2. Sistema de Proteção: Conjunto de relés, dispositivos de proteção, sistemas de fontes auxiliares, circuitos de comandos, disjuntores, TCs, TPs, etc. que associados tem a finalidade de proteger componentes ou partes do sistema elétrico sob os efeitos das falhas que provocam insuportabilidade termo-dinâmica, por sobrecorrentes ou sobretensões 5.3. Zona de Proteção Trecho compreendido de um sistema elétrico no qual esta protegido por um ou mais elementos de proteção 5.4. Sensibilidade: Capacidade que um dispositivo de proteção tem, em identificar uma condição de falta de variações indesejáveis de grandezas elétricas préestabelecidas. Exemplo: Relé de Sobrecorrente Ssc = Icc min / (K x I AJ ) > 1 Onde: Ssc = Fator de sensibilidade Icc min = Corrente de curto-circuito mínima I AJ = Corrente de disparo do relé K = Fator de segurança 5.5. Seletividade: Capacidade de dois dispositivos de proteção não atuarem simultaneamente para uma falta dentro da intensão de suas zonas de proteção.
Página 10 de 190 5.6. Coordenação: Condição de dois ou mais equipamentos de proteção operarem numa determinada ordem ou seqüência de operação, pré estabelecida. Exemplo: Falta transitória Elimina a falta no menor tempo possível Falta permanente Isolar o maior trecho possível. 5.7. Metodologia de Coordenação de Proteção: Conjunto de procedimentos que tem como objetivo principal a orientação para a execução de um estudo de proteção, visando o melhor desempenho dos equipamentos de proteção, qualidade e continuidade no fornecimento de energia elétrica 5.7.1. Tipos de sistemas a) Sistema coordenado Interrupções de curta duração para falhas transitórias Menor trecho interrompido para faltas permanentes CURVA DE NEUTRO CURVA DE FASE CURVA DO ELO FUSÍVEL INST. DE NEUTRO INST. DE FASE Exemplo de sistema coordenado
Página 11 de 190 b) Sistema seletivo Menor trecho interrompido para faltas transitórias ou permanentes CURVA DE NEUTRO CURVA DE FASE CURVA DO ELO FUSÍVEL INST. DE NEUTRO INST. DE FASE Exemplo de sistema seletivo
Página 12 de 190 c) Sistema combinado Consiste no agrupamento do sistema coordenado com o sistema seletivo num mesmo circuito CURVA DE NEUTRO CURVA DE FASE CURVAS DE ELOS FUSÍVEIS CURVA DE NEUTRO RELIGADOR CURVA DE FASE RELIGADOR INST. DE NEUTRO INST. DE FASE Exemplo de sistema combinado 6. ASPECTOS GERAIS DOS SISTEMAS DE PROTEÇÃO 6.1. Desempenho de um Esquema de Proteção. Em sistemas aéreos de distribuição os esquemas de proteção deverão atender aos seguintes aspectos: - Proteção de materiais e equipamentos contra danos causados por correntes de curtos-circuitos ou sobrecargas anormais: - Melhoria da confiabilidade da rede aérea de modo que na ocorrência de uma falta, as proteções atuem de seletivamente e num tempo satisfatório de modo a minimizar o número de consumidores atingidos; - Racionalização dos custos do esquema de proteção.
Página 13 de 190 6.2. Tipos de Faltas Os tipos de falta em sistemas trifásicos encontram-se representados na Figura 3.1 e 3.2 para transformadores com ligação triângulo/estrela aterrada e triângulo/triângulo + transformador de aterramento, respectivamente.
Página 14 de 190 Figura 6.1
Página 15 de 190 Figura 6.2
Página 16 de 190 6.3. Magnitude das Correntes de Falta A magnitude das correntes de falta á obtida através da metodologia para cálculo das correntes de curto-circuito apresentada no Capítulo 10 desta norma. Basicamente os níveis de curto-circuito dependerão dos seguintes pontos: - Distância da ocorrência do defeito em relação a ETD: - Tipo de falha - Potência de curto-circuito do sistema de transmissão/sub-transmissão que alimenta a ETD; - Impedâncias do transformados da ETD e do transformador de aterramento; impedância de aterramento; - Características dos condutores do tronco de alimentador, ramais e subramais; - Contribuição das fontes de curto-circuito existentes, instaladas nos consumidores, tais como motores síncronos e assíncronos de potência nominal ele vada. 6.4. Equipamentos de Proteção Os equipamentos de proteção utilizados nas redes aéreas de distribuição são basicamente: - Chave fusível, elo fusível; - Religador automático; - Seccionalizador automático; - Relé de sobrecorrente. A função e características principais de cada equipamento de proteção encontram-se descritas no capítulo 5 deste manual.
Página 17 de 190 6.5. Locação dos Equipamentos de Proteção A locação dos equipamentos de proteção deve objetivar basicamente os seguintes pontos: - minimizar o número de consumidores atingidos na ocorrência de faltas sistema de distribuição primária; no - possibilitar condições de religamento do sistema em tempo programado, na ocorrência de faltas transitórias; - na ocorrência de defeitos permanentes no sistema, restringir o desligamento apenas ao ramal defeituoso, permitindo continuidade de serviço ou religamento dos demais ramais ou troncos de alimentadores; - estabelecer esquemas de proteção econômicos em função das particularidades de cada sistema de distribuição primária, tais como: Tipos de carga Importância dos consumidores Densidade dos alimentadores ou ramais Trajeto dos circuitos por zonas de risco Os circuitos para locação dos equipamentos de proteção são apresentados no capítulo 6 desta norma. 6.6. Coordenação e Ajustes dos Equipamentos de Proteção As características de atuação dos equipamentos proteção deverão ser escolhidas e ajustadas de modo a: - Proporcionar desligamentos seletivos dos circuitos elétricos na ocorrência de sobrecorrentes anormais, minimizando o número de consumidores atingidos por tais desligamentos. - Garantir que os limites de suportabilidade térmica dos vários equipamentos da rede aérea não sejam ultrapassados durante a ocorrência de sobrecorrentes anormais. - Os critérios de coordenação e ajustes dos equipamentos de proteção são apresentados no capítulo 8 desta norma.
Página 18 de 190 7. ROTEIRO PARA ELABORACÃO DO ESTUDO. Etapas do Estudo A elaboração de um estudo de proteção pode ser dividida nas seguintes etapas: 7.1. Coleta de dados 7.2. Locação dos elementos de proteção 7.3. Obtenção das impedâncias de seqüências positivas e de seqüência zero 7.4. Cálculo das correntes de curto-circuito 7.5. Elaboração de diagrama unifilar para o estudo de coordenação de proteção; 7.6. Estudo de coordenação da proteção 7.1. Na fase de coleta de dados será elaborado um diagrama unifilar básico em formato A3 intitulado DIAGRAMA UNIFILAR BÁSICO DADOS PARA ESTUDO DE PROTEÇÃO, que deverá conter no mínimo as seguintes informações: a) Nome e designação da ETD ou ETDs que alimentarão o sistema distribuição. b) Tensão nominal do sistema de transmissão/subtransmissão V1 (kv) c) Tensão nominal do sistema de distribuição V2 (kv). d) Potências de curto-circuito do sistema de transmissão/subtransmissão: - Scc3φ (MVA) trifásico - SccφT (MVA) fase-terra e) Características técnicas dos transformadores abaixadores que alimentarão os circuitos de distribuição em estudo: - Potência nominal ST (MVA); - Tipo de ligação entre os enrolamentos de tensão superior; - Tipo de ligação entre o enrolamento de tensão inferior; - Tensão nominal de enrolamento de tensão superior VT1 (kv); - Tensão nominal de enrolamento de tensão inferior VT2 (kv);
Página 19 de 190 - Tensão nominal do enrolamento de tensão intermediária caso o transformador possua três enrolamentos VT3 (kv); - Impedância percentual ou de curto-circuito: ZT (%) Entre os enrolamentos de tensão superior e os enrolamentos de tensão inferior, no caso de transformadores de dois enrolamentos; ZT12 (%), ZT23 (%) e ZT13 (%) entre os enrolamentos de tensão superior e inferior (ZT12), entre os enrolamentos de tensão inferior e intermediária (ZT23) e entre os enrolamentos de tensão superior e intermediária (ZT13), no caso de transformadores de três enrolamentos. f) Características técnicas dos transformadores de aterramento: - Potência nominal - STA (MVA); - Tensão nominal - VTA (KV); - Impedância percentual ou de curto-circuito: ZTA (%) ou em ohms. g) Características técnicas dos condutores aéreos de cada tronco de alimentados, ramal ou sub-ramal pertinentes aos circuitos de distribuição em estudo: Condutores de Fase: - Tipo de conduto; - Bitola (AWG) ou secção transversal padronizada em milímetros quadrados (ABNT). - Extensão dos ramos (km) - Impedância equivalente dos condutores Z1 em (ohms/km) por fase. Condutores de Neutro: - Tipo de condutor - Bitola do condutor (AWG) ou secção transversal padronizada (ABNT) - Tipo de aterramento do neutro - Impedâncias equivalentes dos condutores de neutro em função do tipo de circuito de distribuição primária e da resistividade média do solo Zn (ohms/km) por fase. h) Dados das entradas primárias: - Ponto de conexão ao circuito de distribuição primária - Demanda máxima (KW) - Potência instalada (KVA)
Página 20 de 190 - Número e características técnicas principais dos transformadores instalados: Potência nominal (KVA) Impedância percentual (%) Relação de transformação Grupo de ligação do transformador Designação (*) para consumidores classificados como especiais - Tipos de cargas: Motores C.A. (síncronos ou assíncronos) Acionamentos em corrente contínua Fornos elétricos Iluminação Aquecimento Outros Previsão de ampliação para um horizonte de 5 anos. i) Estação Transformadora (ETs): - Ponto de conexão - Tipo do transformador: trifásico ou monofásico - Potencial nominal - Grupo de ligação j) Designação dos pontos relevantes do circuito através de números: - Barras das ETDs - Derivação dos troncos de alimentadores em ramais e destes em sub-ramais - Pontos de conexão das EPs e ETs k) Previsão de expansão do sistema Na figura 7.1 encontra-se representado um diagrama unifilar básico resumindo os dados básicos para o estudo de proteção.
Página 21 de 190 Figura 7.1
Página 22 de 190 Fases Seguintes Após a coleta dos dados iniciais, a seqüência de etapas será: 7.2. Locação dos equipamentos de proteção Com base nas considerações do Capítulo 9, deverão ser locados os equipamentos de proteção no diagrama unifilar para estudo de coordenação de proteções. 7.3. Obtenção das impedâncias de seqüência positiva e seqüência zero: Com base nas considerações do capítulo 10 deverão ser obtidos em ohms os valores das impedâncias de seqüência positiva e seqüência zero. 7.4. Cálculo dos níveis de curto-circuito Com base nas considerações deverão ser calculadas para os pontos relevantes dos circuitos: - Icc3φ - corrente de curto-circuito trifásico (A) - Iccφφ - corrente de curto-circuito fase-fase (A) - Iccφφ - T Corrente de curto-circuito fase-fase-terra ( A) - IccφTmáx - Corrente de curto-circuito fase-terra máxima (A) - IccφTmín - Corrente de curto-circuito fase-fase-terra mínima (A) Serão considerados pontos relevantes do circuito de distribuição: - Barras das ETDs de nível de tensão de distribuição primária: - Derivações dos troncos de alimentadores; - Derivações dos ramais; - Derivações dos sub-ramais; - Conexões das entradas primárias (EPs): - Conexões das estações transformadoras (ETs): - Terminações dos circuitos de distribuição
Página 23 de 190 7.5 Elaboração de diagrama unifil ar intitulado "DIAGRAMA UNIFILAR PARA ESTUDO DA COORDENAÇÃO DAS PROTEÇÕES" que deverá conter as seguintes informações: - Traçado básico dos circuitos de distribuição primária; - Designação das ETDs, consumidores primários e estações transformadoras; - Indicação das correntes nominais (valores máximos) previstos ara os troncos de alimentadores, ramais e sub-ramais. - Indicação das correntes de curto-circuito para os pontos relevantes do circuito com base na seguinte convenção: Icc3φ IccφTmax IccφTmin Iccφφ IccφφT Curto-circuito trifásico Curto-circuito fase-terra máximo Curto-circuito fase-terra mínimo Curto-circuito fase-fase Curto-circuito fase-fase-terra 7.5. Estudo de coordenação das proteções Com base nas informações obtidas no diagrama unifilar para estudo da coordenação das proteções e nos critérios prescritos no Capítulo 8 serão escolhidos os valores nominais dos equipamentos de proteção assim como o ajuste das características de atuação dos mesmos. Terminada a fase de estudo da coordenação, os valores nominais e ajustes das características de atuação dos elementos de proteção deverão ser registrados em diagrama unifilar denominado "DIAGRAMA UNIFILAR GERAL". Os valores nominais e características de atuação dos equipamentos de proteção deverão ser registrados nas folhas de controle para o respectivo sistema em estudo.
Página 24 de 190 Figura 7.2
Página 25 de 190 8. EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO. 8.2. Chave Fusível ou Corta Circuito. 8.2.1. Requisitos Técnicos Principais. - Corrente nominal. Deverá ser superior a 150% do valor nominal do elo fusível a ser instalado na mesma. - Capacidade de interrupção Deverá ser igual ou superior a máxima corrente ASSIMÉTRICA de curtocircuito no ponto da instalação, calculada conforme critérios do Capítulo 7. - Dispositivo para abertura em carga Visando possibilitar o desligamento de ramais sem necessidade de prejudicar o fornecimento de energia a outros consumidores Ligados no mesmo circuito, deverão ser utilizadas chaves fusíveis equipadas com dispositivo para abertura em carga. Características Técnicas Principais das Chaves Fusíveis. Para sistemas trifásicos a quatro fios com neutro multiaterrado, as chaves fusíveis possuem as características técnicas principais resumidas na tabela 8.2 Tensão Nominal do Sistema (kv) Máxima Tensão de Projeto (kv) NBI (kv) Corrente Nominal (A) Capacidade de Interrupção Assimétrica (A) 3,8 5,2 60 100/200 2000 13,8 15 95 100/200 8000/10000 23 27 150 100 6300 34,5 38 150 100 5000 Tabela 8.2
Página 26 de 190 8.2.2. Características Técnicas Principais dos Elos Fusíveis Os elos utilizados para proteção das redes aéreas primárias são os do tipo T, cujas correntes nominais e curvas características encontram-se representados nas figuras abaixo : CLASSE A FUSÍVEIS TIPO T FL.02/04 Figura 8.2A Fusível Tipo T
Página 27 de 190 - As curvas características dos elos fusíveis são as t (tempo) x I (corrente) que representam o tempo necessário para a fusão do elo em função da corrente passante. Tais curvas características representam curvas médias obtidas pelos fabricantes através de ensaios sob condições pré-determinadas. - As curvas características são fornecidas através de uma região de pontos e desligamento, delimitada pela curva de fusão (tempo mínimo) e pela curva de fusão (tempo total). CLASSE B FUSÍVEIS TIPO T FL.03/04 Figura 8.2B Fusível Tipo T
Página 28 de 190 8.2.3. Critérios Básicos para a Escolha da Capacidade do Elo Fusível - Corresponder no mínimo a 150% da máxima corrente de carga medida ou convenientemente avaliada no ponto de locação considerado. - No caso do sistema com neutro multi-aterrado: a) Circuitos Monofásicos Corresponder no máximo a 35% do valor da corrente de curtocircuito fase-terra no fim do ramal b) Circuitos Bifásicos ou Trifásicos Corresponder no máximo a 45% do valor da corrente de curtocircuito fase-fase no fim do ramal. Nos cas os a e b acima, deve-se considerar, se possível, o trecho para o qual o elo fusível é proteção de retaguarda. 8.3. Religador Automático 8.3.1. Definições Gerais - Princípio de Funcionamento Quando um religador detecta uma condição anormal de sobrecorrente, o mesmo interrompe tal corrente através da abertura de seus contatos. Os contatos são mantidos abertos durante um determinado tempo, chamado tempo de religamento, após o qual se fecham automaticamente para reenergização do circuito. Se no instante do fechamento dos contatos (religamento), a condição anormal de sobrecorrente persistir, a seqüência abertura/fechamento é repetida até quatro vezes consecutivas. Após a quarta abertura, os contatos do religador ficam abertos e travados, sendo que o novo fechamento só poderá ser manual. C aso o defeito desapareça após o primeiro, segundo, terceiro ou quarto disparo, o mecanismo rearma-se-á automaticamente tornando o religador a pto a realizar novamente a seqüência completa de quatro operações. - Seqüência de Operações A s operações de um religador de quatro operações podem ser combinadas nas seguintes seqüências:
Página 29 de 190 a. Uma rápida e três retardadas; b. Duas rápidas e duas retardadas; c. Três rápidas e uma retardada; d. Todas rápidas; e. Todas retardadas. 8.3.2. Condições Básicas para Instalação de Religadores A instalação de religadores requer que as seguintes condições sejam satisfeitas: a) A corrente nominal da bobina série deve ser igual ou maior que a corrente máxima de carga no ponto considerado para instalação do religador. O critério para determinação da máxima carga no ponto de locação deverá incluir: d) Condições usuais de manobra; e) Limites da capacidade do cabo (tronco ou ramal); f) Previsão de crescimento de carga. b) A capacidade de interrupção deve ser maior que a máxima corrente de curto-circuito trifásica calculada no ponto de sua instalação. c) A corrente de curto-circuito máxima assimétrica no ponto da instalação, deverá ser menor que a corrente do religador. d) Corrente de disparo da bobina série: - Deverá ser menor que a mínima corrente de curto-circuito fasefase, no casa do religador possuir disparos para faltas a terra; ou - Deverá ser menor que a mínima corrente de curto-circuito no trecho protegido quando o religador não possuir sistema de disparo para faltas à terra. e) A corrente de disparo para faltas à terra deverá ser menor que a mínima corrente de curto-circuito fase-terra na zona de proteção e maior que a máxima corrente de desequilíbrio admitida para o sistema, considerando a queima de um ou mais fusíveis no lado da carga. Icmáx <Idn<Icc f) Como regra geral as correntes de disparo devem ser menores do que as correntes de curto-circuito na zona de proteção do equipamento, incluindo, sempre que possível, os trechos a serem adicionados quando se realizarem manobras consideradas usuais.
Página 30 de 190 g) Caso o critério de inclusão de trechos sob manobras acarretar coordenação insatisfatória entre as proteções do sistema, devido a sensibilidade das bobinas de disparo ser reduzida, tal condição não deverá ser considerada no dimensionamento tais bobinas. h) O religador deverá ser equipado com dispositivo de proteção para à terra compatível com o tipo de aterramento do sistema: - Solidamente aterrado; - Aterramento através de impedância; - Isolado. i) Tensão nominal da bobina de fechamento ou de potencial deve ser igual à tensão entre fases do sistema. j) Demais características do religador, tais como: tensão nominal, freqüência nominal e NBI, deverão ser compatíveis com os valores do sistema onde for instalado. k) Seqüência de operações recomendada: - Duas rápidas e duas temporizadas no caso de não existir seccionalizador em série com fusível no lado da carga; - Em caso contrário recomenda-se uma operação rápida e três operações temporizadas; - Em casos especiais, conforme a necessidade de coordenação entre as proteções, a seqüência de operações para faltas entre fases poderá ser diferente da seqüência de operações para faltas à terra; g) - Em casos especiais pode ser utilizado um número operações menor do que quatro. A Figura 8.3 ilustra as seqüências de operações acima descritas na ocorrência de uma falta.
Página 31 de 190 Figura 8.3
Página 32 de 190 8.3.3. Tipos e Características Técnicas Primárias dos Religadores Utilizados pela Empresa Na tabela 8.3A e 8.2B encontram-se os dados técnicos dos religadores utilizados pela empresa. CONVENCIONAIS Tipo Religadores Automáticos Nº de Fases VNOM (kv) KF 3 14,4 110 Vácuo R 3 14,4 100 Óleo RV 3 24,4 150 INOM (A) NBI Bob. Bob. Bob. Câmara (kv) Série Terra Série Óleo 100 160 225 70 100 140 200 320 450 100 63,5 200 160 110 320 225 154 450 50 100 63,5 100 200 110 140 280 IMIN de Interrup. (A) Bob. Terra 70 100 140 63,5 110 154 63,5 110 Capacidade de Interrupção 6000 4000 6000 L 1 14,4 110 Óleo 100-200 - 4000 SEV 3 14,4 110 Vácuo - - - - 6000 ESV 3 24,0 150 Vácuo - - - - 12000 Pa ra tais religadores os valores das correntes das bobinas série e terra poderão ser escolhidos independentemente, por exemplo, ao fixar-se 100 A para bobina de um rel igador tipo kf, pode-se escolher a bobina terra com corrente nominal de 140 A, 100 A ou 70 A MICROPROCESSADOS - GVR Tabela 8.3A CARACTER ÍSTICAS ESPECÍFIC AS ÃO TENS C O R PARÂMETROS W&B Religador Tipo GVR GVR GVR GVR Nominal 15 kv 15kV 27 kv 38 kv mínima de operação (1) Não se aplica Não se aplica Não se aplica Não se aplica suportável de impulso atmosférico 110 kv 110 kv para onda padrão de 1,2 x 50 micro s suportável a freqüência nominal a seco durante 1 minuto. 50 Kv 50 kv suportável a freqüência nominal sob 50Kv 50kV chuva durante 1 minuto. Nominal A (2) 560/630 A 560/630 A 560/630 A 560/630 A