Subestaes_Tipos, Equipamentos e Proteo

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Subestaes: Tipos, Equipamentos e ProteoI. CONCEITOS GERAIS I.1 I.2 I.3 DEFINIO BSICA DE UMA SUBESTAO CLASSIFICAO DAS SES PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS DE UMA SUBESTAO E SUAS FUNES 4 4 4 5 7

II. SISTEMA DE SUPRIMENTO

III. PRINCIPAIS ESQUEMAS DE SUBESTAES DE MDIA TENSO III.1 III.2 ENTRADA DIRETA BARRAMENTO SIMPLES

8 9 9 14 14 14 15 21 23

IV. ESQUEMAS DE MANOBRA E ARRANJOS DE SES RECEPTORAS IV.1 IV.2 IV.2.1 IV.2.2 ESQUEMAS DE MANOBRA DE SES RECEPTORAS ARRANJOS FSICOS DE SES RECEPTORAS ARRANJOS FSICO DAS SUBESTAES DE 13,8 KV ARRANJO FSICO DE UMA SUBESTAO DE 69 KV

V. TABELAS PARA PROJETO DE SUBESTAES

VI. SELEO DE NVEIS DE TENSO DAS SUBESTAES

24

VII. DEFINIO DA POTNCIA DAS SUBESTAES PARA INDSTRIAS VII.1 VII.2 PEQUENO PORTE GRANDE PORTE

26 26 28 29

VIII. EQUIPAMENTOS: TIPOS, SELEO E DIMENSIONAMENTO

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______________________________________________________________VIII.1 VIII.2 VIII.2.1 VIII.2.2 VIII.2.3 VIII.2.4 VIII.2.5 VIII.3 VIII.3.1 VIII.3.2 VIII.3.3 VIII.3.4 VIII.4 VIII.4.1 VIII.4.2 VIII.5 VIII.5.1 VIII.5.2 VIII.5.3 VIII.5.4 VIII.6 VIII.6.1 VIII.6.2 VIII.6.3 VIII.6.4 VIII.7 VIII.8 VIII.8.1 VIII.8.2 VIII.9 VIII.10 VIII.11 VIII.11.1 VIII.12 TRANSFORMADORES DE FORA TRANSFORMADORES DE CORRENTE PRINCPIOS FUNDAMENTAIS PRINCIPAIS TIPOS CONSTRUTIVOS PRINCIPAIS CARACTERSTICAS ELTRICAS DOS TCS DESIGNAO NORMATIVA DOS TCS DETERMINAO DA CORRENTE PRIMRIA NOMINAL DO TC TRANSFORMADORES DE POTENCIAL PRINCPIOS FUNDAMENTAIS PRINCIPAIS CARACTERSTICAS DOS TPS DESIGNAO NORMATIVA DOS TPS GRUPOS DE LIGAO CHAVES SECIONADORAS TIPOS CONSTRUTIVOS TIPOS DE OPERAO E COMANDO DISJUNTORES DISJUNTORES A LEO DISJUNTORES A AR COMPRIMIDO DISJUNTORES A SF6 DISJUNTORES A VCUO PRINCIPAIS SISTEMAS DE ACIONAMENTO ACIONAMENTO POR SOLENIDE ACIONAMENTO A MOLA ACIONAMENTO A AR COMPRIMIDO ACIONAMENTO HIDRULICO PRA-RAIOS CARACTERSTICAS CONSTRUTIVAS DOS PRA-RAIOS PRA-RAIOS COM GAP E RESISTOR NO LINEAR PRA-RAIOS DE XIDO DE ZINCO RECOMENDAES DE DISTNCIAS DE PRA-RAIOS RESISTORES DE ATERRAMENTO CURTO-CIRCUITO EM SISTEMAS INDUSTRIAIS CORRENTES DE CUTO-CIRCUITO EXEMPLO NUMRICO 29 30 30 31 34 36 37 38 39 39 41 41 42 42 46 47 49 49 51 54 55 56 56 57 57 58 59 59 59 60 61 63 66 73 77

IX. PROTEO

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______________________________________________________________IX.1 IX.1.1 IX.1.2 IX.1.3 IX.1.4 PROTEO DE TRANSFORMADORES EM SUBESTAES INTRODUO ESQUEMAS DE PROTEO DESCRIO DAS PRINCIPAIS PROTEES 77 77 79 82 84 85

TABELA DE CALIBRAO DO REL PRIMRIO DE SE DE 13,8 KV EM FUNO

DA DEMANDA

X. BIBLIOGRAFIA

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Subestaes: Tipos, Equipamentos e Proteo

I. I.1

CONCEITOS GERAIS Definio Bsica de uma Subestao

Uma subestao (SE) um conjunto de equipamentos de manobra e/ou transformao e ainda eventualmente de compensao de reativos usado para dirigir o fluxo de energia em sistema de potncia e possibilitar a sua diversificao atravs de rotas alternativas, possuindo dispositivos de proteo capazes de detectar os diferentes tipo de faltas que ocorrem no sistema e de isolar os trechos onde estas faltas ocorrem.

I.2

Classificao das SEs

As subestaes podem ser classificadas quanto sua funo e a sua instalao. Funo no sistema eltrico: Subestao Transformadora aquela que converte a tenso de suprimento para um nvel diferente, maior ou menor, sendo designada, respectivamente, SE Transformadora Elevadora e SE Transformadora Abaixadora. Geralmente, uma subestao transformadora prximas aos centros de gerao uma SE elevadora. Subestaes no final de um sistema de transmisso, prximas aos centros de carga, ou de suprimento a uma indstria uma SE transformadora abaixadora.

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______________________________________________________________ Subestao Seccionadora, de Manobra ou de Chaveamento aquela que interliga circuitos de suprimento sob o mesmo nvel de tenso, possibilitando a sua multiplicao. tambm adotada para possibilitar o seccionamento de circuitos, permitindo sua energizao em trechos sucessivos de menor comprimento. Modo de instalao dos equipamentos em relao ao meio ambiente: Subestao Externa ou Ao Tempo aquela em que os equipamentos so instalados ao tempo e sujeitos portanto s condies atmosfricas desfavorveis de temperatura, chuva, poluio, vento, etc., as quais desgastam os materiais componentes, exigindo portanto manuteno mais freqente e reduzem a eficcia do isolamento.

Subestao Interna ou Abrigada aquela em que os equipamentos so instalados ao abrigo do tempo, podendo tal abrigo consistir de uma edificao e de uma cmara subterrnea. Subestaes abrigadas podem consistir de cubculos metlicos, alm de subestaes isoladas a gs, tal como o hexafluoreto de enxofre (SF6).

I.3

Principais Equipamentos de uma Subestao e suas Funes

Equipamentos de Transformao Transformador de fora Transformadores de instrumentos (transformadores de corrente e transformadores de potencial (capacitivos ou indutivos)

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______________________________________________________________ Sem os transformadores de fora seria praticamente impossvel o aproveitamento econmico da energia eltrica, pois a partir deles foi possvel a transmisso em tenses cada vez mais altas, possibilitando grandes economias nas linhas de transmisso em trechos cada vez mais longos. J os transformadores de instrumentos (TCs e TPs) tm a finalidade de reduzir a corrente ou a tenso respectivamente a nveis compatveis com os valores de suprimento de rels e medidores. Equipamentos de Manobra Disjuntores Chaves seccionadoras Os disjuntores so os mais eficientes e mais complexos aparelhos de manobra em uso de redes eltricas, destinados operao em carga, podendo sua operao ser manual ou automtica. As chaves seccionadoras so dispositivos destinados a isolar equipamentos ou zonas de barramento, ou ainda, trechos de linhas de transmisso. Somente podem ser operadas sem carga, muito embora possam ser operadas sob tenso. Equipamentos para Compensao de Reativos Reator derivao ou srie Capacitor derivao ou srie Compensador sncrono Compensador esttico Desses equipamentos o que utilizados com mais freqncia nas SEs receptoras de pequeno e mdio porte o capacitor derivao. Assim, a

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______________________________________________________________ abordagem do curso se concentrar neste equipamento que tem por finalidade bsica corrigir o fator de potncia do sistema eltrico. Equipamentos de Proteo Pra-Raios Rels Fusveis O pra-raios um dispositivo protetor que tem por finalidade limitar os valores dos surtos de tenso transitantes que, de outra forma, poderiam causar severos danos aos equipamentos eltricos. Eles protegem o sistema contra descargas de origem atmosfricas e contra surtos de manobra. Os rels tm por finalidade proteger o sistema contra faltas, permitindo atravs da atuao sobre disjuntores, o isolamento dos trechos de localizao das faltas. O fusvel se destina a proteger o circuito contra curtos, sendo tambm um limitador da corrente de curto. Muito utilizado na indstria para a proteo de motores. Equipamentos de Medio Constituem os instrumentos destinados a medir grandezas tais como corrente, tenso, freqncia, potncia ativa e reativa, etc.

II. SISTEMA DE SUPRIMENTO

Em geral, a alimentao de uma industria de responsabilidade da concessionria de energia eltrica. Assim, o sistema de alimentao vai depender da disponibilidade das linhas de transmisso existentes na regio do projeto.

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______________________________________________________________ O sistema de suprimento mais utilizado na indstria de pequeno e mdio porte o radial simples mostrado esquematicamente na Figura 1.

Barra SE da Concessionria Barra SE

Linha de Distribuio

SE - Indstria

Chave Seccionadora

Disjuntor

Trafo 1

Trafo 2

Figura 1

Sistema Radial Simples

III. PRINCIPAIS ESQUEMAS DE SUBESTAES DE MDIA TENSO

Entre os vrios esquemas de subestaes de mdia tenso encontrados na prtica, podem ser destacados, pela sua freqncia de utilizao, a entrada direta e o barramento simples, descritos a seguir.

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______________________________________________________________ III.1 Entrada direta

Em SEs receptoras com uma s entrada e um s transformador no necessrio barramento, podendo ser prevista uma alimentao direta. A Figura 2 mostra esquemas de subestaes com entrada direta.

Figura 2

Entrada Direta

III.2 Barramento Simples

Havendo mais de uma entrada, e/ou mais de um transformador em SE receptora o barramento simples o esquema de maior simplicidade e menor custo, com confiabilidade compatvel com este tipo de suprimento. A seguir so apresentadas figuras com as principais variaes encontradas em SEs de barramento simples.

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______________________________________________________________ Figura A e B O defeito em qualquer transformador causa a abertura do disjuntor, desligando por completo a SE, cabe ao operador identificar a unidade afetada, isol-la atravs dos respectivos seccionadores e providenciar o religamento do disjuntor.

(A) Figura C

(B)

Este esquema, utilizado em SEs de maior porte, limita o desligamento ao transformador defeituoso, introduzindo disjuntor individual para cada transformador. O acrscimo de chaves de isolamento e de contorno (bypass) d maior flexibilidade operao, s custas de maior complexidade nos circuitos de controle (aumentando os intertravamentos) e de proteo (adicionando transferncia de disparo no caso de contorno de um disjuntor).

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(C) As figuras D, E, F e G apresentadas a seguir mostram esquemas para SEs com duas entrada radiais, com um ou mais transformadores. Figura D Este esquema s permite a alimentao da SE por uma entrada de cada vez, mediante intertravamento adequado, obrigando o desligamento momentneo da carga quando for necessria a transferncia de fonte.

(D)

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______________________________________________________________ Figura E Se as entradas puderem ser ligadas em paralelo, obtm-se maior confiabilidade com o esquema E, onde cada entrada sendo dotada de disjuntor prprio, pode ser desligada em caso de falha, independentemente de outra. Neste caso, o(s) disjuntor(es) no precisa(m) de chave de contorno face a existncia da segunda entrada.

(E) Figuras F e G Havendo dois transformadores, pode ser seccionada a barra para tornar a operao mais flexvel (F). Se for necessrio evitar a interrupo total do suprimento ao ser desligado um transformador, instala-se um disjuntor para seccionar a barra (G).

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(F)

(G) As SEs receptoras destinadas s indstrias que aparecerem com maior

freqncia so na faixa de tenso de 13,8 a 69 kV, prevalecendo em sua grande maioria as SEs de pequeno porte (13,8 kV). Assim, sero enfatizados tanto os esquemas como o arranjo fsico dessas SEs.Consultoria para Uso Eficiente de Energia pg.13 Prof. Paulo Duailibe

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IV. ESQUEMAS DE MANOBRA E ARRANJOS DE SES RECEPTORAS

IV.1 Esquemas de Manobra de SEs Receptoras Os esquemas mais utilizados so os da figura A para as SEs de 13,8 kV e B para as SEs acima de 13,8 at 69 kV.

IV.2 Arranjos Fsicos de SEs Receptoras

Neste item sero apresentados alguns dos principais arranjos utilizados nas SEs receptoras.

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IV.2.1 Arranjos Fsico das Subestaes de 13,8 kV Os principais tipos de arranjos fsicos caractersticos das subestaes de 13,8 kV so: SE Abrigada A Figura 3 apresenta um esquema tpico de uma subestao abrigada em 13,8 kV.

Planta Baixa

Corte A-A

Diagrama Unifilar

Figura 3

SE Abrigada

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______________________________________________________________ SE Ao Tempo As Figuras 4 e 5 mostram alguns detalhes de SEs de 13,8 kV ao tempo.

Figura 4

Vista Geral de SE de 13,8 kV Ao Tempo

Figura 5

Detalhe do Transformador: SE de 13,8 kV Ao Tempo

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______________________________________________________________ SE Semi-Abrigada A Figura 6 apresenta a planta baixa de uma SE semi-abrigada de 13,8 / 4,16 kV. A Figura 7 mostra um corte.

Figura 6

SE Semi-Abrigada: Planta Baixa SE 13,8 / 4,16 kV

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Figura 7

SE Semi-Abrigada: Corte A-A SE 13,8 / 4,16 kV

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______________________________________________________________ SE Blindada ao Tempo A Figura 8 apresenta uma SE blindada ao tempo.

Legenda 1 Seccionador de entrada 2 Seccionador do disjuntor 3 Disjuntor Principal Vista Frontal com Portas Externas Abertas 4 Comando Auxiliar Geral 5 Conector de Ligao neutro/terra 6 Bloqueio Eltrico 7 Caixa de Medio 8 Entrada dos Cabos 9 Sada dos Cabos

Diagrama Unifilar Figura 8 SE Blindada ao Tempo

SE Blindada Abrigada A Figura 9 mostra uma SE blindada abrigada. Pode-se observar o transformador seguido de um disjuntor e TIs.

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Vista Frontal

Corte A-A

Corte B-B Figura 9 SE Blindada Abrigada

Diagrama Unifilar

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______________________________________________________________ IV.2.2 Arranjo Fsico de uma Subestao de 69 kV

As Figuras 10 a 13 apresentam a vista geral e detalhes de equipamentos de uma SE de 69 kV.

Figura 10 Viso Geral: SE 15 MVA 69 / 4,16 kV

Figura 11 Detalhe de Disjuntor de 69 kV a PVO

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Figura 12 Detalhe de TIs de SE de 69 kV

Figura 13 Detalhe de um Transformador de uma SE de 69 kV

Na Figura 14 pode ser vista uma chave seccionadora de 69 kV com dupla abertura lateral montada horizontalmente.

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Figura 14 Detalhe de Chave Seccionadora de uma SE de 69 kV

V. TABELAS PARA PROJETO DE SUBESTAES

Servio Interno Fase-Fase (mm) Mn 150 Recomendado 200 Mn 115 Fase-Neutro (mm) Recomendado 150 Mn 170

Servio Externo Fase-Fase (mm) Recomendado 300 Mn 130 Fase-Neutro (mm) Recomendado 200

Figura 15 Afastamento dos Barramentos de SE de 13,8 kV

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Distncias Mnimas (m) Entre fases, para barras rgidas Entre fases, para barras flexveis Entre fase e terra, para barras rgidas Entre fase e terra, para barras flexveis Alturas mnima do solo, das partes vivas Altura mnima do solo, das partes em tenso reduzida a zero (porcelana, isoladores, etc.)

25/34 kV 1,20 1,20 0,50 0,50 3,00

69 kV 2,15 2,50 1,50 2,00 4,00

138 kV 2,40 3,00 1,50 2,20 4,50

230 kV 3,60 4,50 2,50 3,40 5,00

2,50

2,50

2,50

3,00

(1) As chaves no barramento so consideradas como barras flexveis. (2) As distncias fase-terra de barras flexveis so do ponto de flexa mxima ao solo.

Figura 16 Distncias Mnimas

Tubo ou Barra Demanda (kVA) Retangular de Cobre (mm ) AT 700 De 701 a 2500 20 502

Fio Cobre Nu (AWG)

Vergalho de Cobre ( mm) 6,5 8,5

4 -

Figura 17 Dimensionamento do Barramento de Alta Tenso de SE de 13,8 kV

VI. SELEO DE NVEIS DE TENSO DAS SUBESTAES

Uma forma de estimar o nvel da tenso de suprimento para instalaes com potncia acima de 1000 kW atravs da seguinte frmula:T = 18

P

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______________________________________________________________ Onde: T P tenso (kV); potncia instalada (MW)

interessante ressaltar que esta uma forma aproximada e a escolha definitiva do nvel de tenso deve sempre submetida a uma anlise das cargas por parte da concessionria. Deve-se conhecer os nveis de tenso disponveis no local de implantao do projeto e a partir da verificar se as necessidades do projeto so atendidas. Aps a seleo da tenso de suprimento, pode-se definir a tenso dos equipamentos. No caso de motores, muito importante a escolha correta da tenso nominal em funo da potncia de forma a obter um equipamento mais econmico. A tabela da apresenta uma relao tenso - potncia utilizada na prtica.

Potncia (cv) At 500 500 1500 1000 5000 > 4000

Tenso (V) 380 ou 440 2300 4000 6600 ou 13200

Figura 18 Escolha da Tenso: Motores

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VII. DEFINIO DA POTNCIA DAS SUBESTAES PARA INDSTRIAS

A seguir sero apresentados dois exemplos para definio da potncia de SEs para indstrias.

VII.1 Pequeno Porte

Uma indstria contm 12 motores de 10 cv alimentados pelo CCM1, 10 motores de 30 cv e 5 motores de 50 cv alimentados pelo CCM2. O QDL, responsvel pela iluminao da indstria, alimenta 150 lmpadas fluorescentes de 40 W e 52 incandescentes de 100 W. Todas essas cargas so alimentadas pelo QGF que suprido pelo transformador da subestao. Determinar as demandas do CCM1, CCM2, QDL, QDF e QGF e a potncia necessria do transformador da subestao. Sabe-se que todos os motores tm fator de potncia 0,85. Obs: Considerar as potncias dos motores em cv j incluindo o rendimento do motor. Potncia dos Motores 10 0,736 = 8,66 kVA 0,85 30 0,736 = 25,98 kVA 0,85 50 0,736 = 43,29 kVA 0,85

S10 cv =

S30 cv =

S50 cv =

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______________________________________________________________ Demanda dos Quadros de Distribuio CCM1

DCCM1 = N10 cv x S10 cv x FS Onde: N nmero de motores FS fator de simultaneidade DCCM1 = 12 x 8,66 x 0,65 = 67,55 kVA CCM2

DCCM2 = (N30 cv x S30 cv x FS) + (N50 cv x S50 cv x FS) DCCM2 = (10 x 25,98 x 0,65) + (5 x 43,29 x 0,7) = 320,39 kVA QDL

Perdas no reator nas lmpadas de 40 W: 20 W DQDL = 150 x (40 + 20) + 52 x 100 = 14,2 kVA QGF

DQGF = DCCM1 + DCCM2 + DQDL DQGF = 67,55 + 320,39 + 14,2 = 402,14 kVA

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______________________________________________________________ Potncia do Transformador

Potncia mais prxima padronizada: 500 kVA Clculo do Fator de Demanda (12 10 + 10 30 + 5 50) 0,736 + 14,2 = 594,34 kVA 0,85

Potncia instalada =

Fator de demanda =

402,14 = 0,68 594,34

Aparelhos Motores: a 2,5 cv Motores: 3 a 15 cv Motores: 20 a 40 cv Acima de 40 cv Retificadores Soldadores Fornos Resistivos Fornos de Induo

Nmero de Aparelhos 2 0,85 0,85 0,80 0,90 0,90 0,45 1,00 1,00 4 0,80 0,80 0,80 0,80 0,90 0,45 1,00 1,00 5 0,75 0,75 0,80 0,70 0,85 0,45 --8 0,70 0,75 0,75 0,70 0,80 0,40 --10 0,60 0,70 0,65 0,65 0,75 0,40 --15 0,55 0,65 0,60 0,65 0,70 0,30 --20 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,30 --50 0,40 0,45 0,50 0,60 0,70 0,30 ---

VII.2 Grande Porte

Fator de Carga (FC) = [carga do trafo] / [potncia nominal do trafo] FC (mx) = 150% normalizado

Potncia nominal do trafo = [carga do trafo] / [FC] Consideraes para o clculo: FC = 100%; fator de segurana = 1,25 x carga Carga:Consultoria para Uso Eficiente de Energia pg.28 Prof. Paulo Duailibe

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______________________________________________________________ Dois motores de 355 kW Um motor de 710 kW Um motor de 1500 kW Partida de um motor de 1500 kW: 5 x 1666,5 kVA Carga Total 8332,5 kVA 11576,6 kVA 788,81 kVA 788,81 kVA 1666,5 kVA

Estimando potncia em transformador de 10000 kVA: FC = 11576,62 kVA / 10000 kVA = 1,15766 = 115,76% Para fator de segurana de 25%: Carga: 11576,62 x 1,25 = 14470,77 kVA FC = 144,7% dentro da norma

VIII. EQUIPAMENTOS: TIPOS, SELEO E DIMENSIONAMENTO VIII.1 Transformadores de Fora

Os transformadores de fora so classificados segundo o seu meio isolante, podendo ser a leo mineral, a lquidos isolantes sintticos pouco inflamveis (silicone) e secos. O leo mineral (derivado do petrleo) e os lquidos isolantes sintticos usados em transformadores, possuem duas funes principais: isolar, evitando a formao de arco entre dois condutores que apresentem uma diferena de potencial, e resfriar, dissipando o calor originado da operao do equipamento. Os transformadores secos utilizam o ar circulante como meio isolante e refrigerante, possuindo isolamento classe B, classe F ou classe H.

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VIII.2 Transformadores de Corrente

O transformador de corrente (TC) um transformador para instrumento cujo enrolamento primrio ligado em srie a um circuito eltrico e cujo enrolamento secundrio se destina a alimentar bobinas de correntes de instrumentos eltricos de medio e proteo ou controle.

VIII.2.1

Princpios Fundamentais

A Figura 19 mostra o esquema bsico de um TC.

N1.I1 = N2.I2

Figura 19 Esquema Bsico de um TC

O enrolamento primrio dos TCs , normalmente, constitudo de poucas espiras (2 ou 3 espiras, por exemplo) feitas de condutores de cobre de grande seo.

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______________________________________________________________ VIII.2.2 Principais Tipos Construtivos

Os transformadores de corrente classificados de acordo com a sua construo mecnica so os seguintes: Tipo Primrio Enrolado TC cujo enrolamento primrio constiudo de uma ou mais espiras envolve mecanicamente o ncleo do transformador. O TC tipo primrio enrolado mais utilizado para servios de medio, mas pode ser usado para servios de proteo onde pequenas relaes so requeridas. A Figura 20 mostra este tipo de TC.

Figura 20 TC Tipo Enrolado

Tipo Barra TC cujo primrio constitudo por uma barra, montada permanentemente atravs do ncleo do transformador. Este TC adequada para resistir aos esforos de grandes sobrecorrentes. A Figura 21 mostra o esquema bsico de um TC tipo barra.

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Figura 21 TC Tipo Barra Tipo Janela aquele que no possui primrio prprio e constitudo de uma abertura atravs do ncleo, por onde passa o condutor do circuito primrio. A Figura 22 mostra este tipo de TC.

Figura 22 TC Tipo Janela Tipo Bucha Tipo especial de TC tipo janela construdo e projetado para ser onstalado sobre uma bucha de um equipamento eltrico, fazendo parte integrante do fornecimento deste. Pelo seu tipo de construo e instalao, o circuito magntico dos TCs tipo bucha maior que nos outros TCs , sendo mais precisos para corrente altas, pois possuem menor saturao. Em baixas correntes so menos precisos

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______________________________________________________________ em virtude da maior corrente de excitao, razo pela qual no so usados para medio. A Figura 23 mostra este tipo de TC.

Figura 23 TC Tipo Bucha Tipo Ncleo Dividido Este tipo possui o enrolamento secundrio completamente isolado e permanentemente montado no ncleo, mas no possui enrolamento primrio. Parte do ncleo separvel ou articulada para permitir o enlaamento do condutor primrio. Destina-se ao uso em circuito constitudo de condutor completamente isolado ou um condutor nu. Um tipo muito difundido de TC com ncleo dividido o ampermetro alicate. A Figura 24 mostra o esquema bsico de um TC de ncleo dividido.

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Figura 24 TC de Ncleo Dividido

VIII.2.3

Principais Caractersticas Eltricas dos TCs

As principais caractersticas dos TCs so: Corrente Secundria Nominal: Padronizada em 5 A. Corrente Primria Nominal: Caracteriza o valor nominal suportado em regime normal de operao pelo TC. Sua especificao deve considerar a corrente mxima do circuito em que o TC est inserido e os valores de curto-circuito. Classe de Exatido: Valor mximo do erro do TC, expresso em percentagem, que poder ser causado pelo TC aos instrumentos a ele conectados. A tabela da mostra as classes padronizadas.

TC para Medio ABNT ANSI 0,3 ; 0,6 ; 1,2 ; 3,0 0,3 ; 0,6 ; 1,2

TC para Proteo 5 ; 10 10

Figura 25 Classes de Exatido A Classe de exatido do TC para medio com finalidade de faturamento a consumidor: 0,3 (ver tabela da Figura 26).

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TCs Alimentando Instrumentos Medidores Indicadores

Classe de Exatido Recomendada 0,3 0,6 Aceitvel 0,6 1,2

Figura 26 TCs Alimentando Instrumentos Carga Nominal: Carga na qual se baseiam os requisitos de exatido do TC. A tabela da Figura 27 mostra a designao da carga nominal dos TCs segundo a ABNT: EB-251.2.Designao da Carga C 2,5 C 5,0 C 12,5 C 25,0 C 50,0 C 100,0 C 200,0 Resistncia () 0,09 0,18 0,45 0,50 1,00 2,00 4,00 Reatncia () 0,0436 0,0872 0,2180 0,8661 1,7321 3,4642 6,9283 Potncia Aparente (VA) 2,5 5,0 12,5 25,0 50,0 100,0 200,0 Fator de Potncia 0,90 0,90 0,90 0,50 0,50 0,50 0,50 Impedncia () 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 4,0 8,0

Figura 27 Carga Nominal: EB-251.2 Fator Trmico: Fator pelo qual deve-se multiplicar a corrente primria nominal para se obter a corrente primria mxima que o TC capaz de conduzir em regime permanente, sob freqncia nominal, sem exceder os limites de elevao de temperatura especificados e sem sai de sua classe de exatido. Nvel de Isolamento: Define a especificao do TC quanto s condies que deve satisfazer a sua isolao em termos de tenso suportvel. Corrente Trmica Nominal: Maior corrente primria que um TC capaz de suportar durante 1 segundo, com o enrolamento secundrio curtocircuitado, sem exceder, em qualquer enrolamento, a temperatura mxima especificada para sua classe de isolamento. Iterm INI do disjuntorConsultoria para Uso Eficiente de Energia pg.35 Prof. Paulo Duailibe

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______________________________________________________________ Corrente Dinmica Nominal: Valor de crista da corrente primria que um TC capaz de suportar durante o primeiro meio ciclo com o enrolamento secundrio curto-circuitado, sem danos devido s foras eletromagnticas resultantes. igual a 2,5 vezes o valor da corrente trmica nominal. Polaridade: Normalmente utilizada a polaridade subtrativa.

VIII.2.4

Designao Normativa dos TCs

TCs para Servio de Medio A designao dos TCs, de acordo com a ABNT, feita indicando a classe de exatido seguida da carga nominal com a qual se verifica esta exatido. Exemplos: 0,6 C50,0 0,3 C2,5 A designao de acordo com a ANSI feita indicando a classe de exatido seguida da letra B e da impedncia da carga nominal com a qual se verifica esta exatido. Exemplos: 0,6B 2,0 0,3B 0,1

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______________________________________________________________ TCs para Servio de Proteo A designao dos TCs, de acordo com a ABNT e ANSI, feita de acordo com a tabela da Figura 28.

Caractersticas Nominais Impedncia Secundria Interna Classe de Exatido (%) 10 10 10 Alta 10 10 10 10 10 10 10 Baixa 10 10 10 10 Potncia Aparente (VA) 2,5 5,0 12,5 25,0 50,0 100,0 200,0 2,5 5,0 12,5 25,0 50,0 100,0 200,0 Tenso Secundria (V) 10 20 50 100 200 400 800 10 20 50 100 200 400 800

Designao ANSI (C.57.13) Rev. 1968 T 10 T 20 T 50 T 100 T 200 T 400 T 800 C 10 C 20 C 50 C 100 C 200 C 400 C 800 ABNT (EB251.2) Ver. 1980 10A 10 10A 20 10A 50 10A 100 10A 200 10A 400 10A 800 10B 10 10B 20 10B 50 10B 100 10B 200 10B 400 10B 800

Figura 28 TCs para Servio de Proteo

VIII.2.5

Determinao da Corrente Primria Nominal do TC

Por recomendao do IEEE, a relao ideal do TC a que atende a condio: 4A > (corrente que circula do primrio do TC) / k > 3AIN1 , 5A

Onde k a relao de transformao nominal do TC, ou seja: k = resultando:

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______________________________________________________________ 1,66 x Corrente que circula no primrio Alm disso: Funo da Capacidade Dinmica

>

>

Corrente

Primria

Nominal do TC

>

1,25 x Corrente que circula no primrio

IN1

IM b1

Funo da Capacidade Trmica

IN1 Sendo:

IIN b2

IN1 Corrente nominal primria do TC; IM Corrente momentnea do disjuntor do sistema ou ramal eltrico; b1 Coeficiente do limite de corrente de curta durao para efeito

mecnico; IIN Corrente de interrupo nominaldo disjuntor do sistema ou ramal

eltrico; b2 Coeficiente do limite de corrente de curta durao para efeito trmico.

VIII.3 Transformadores de Potencial

O transformador de potencial (TP) um transformador para instrumento cujo enrolamento primrio ligado em derivao a um circuito eltrico e cujo enrolamento secundrio se destina a alimentar bobinas de potencial de instrumentos eltricos de medio e proteo ou controle.

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VIII.3.1

Princpios Fundamentais

A Figura 29 apresenta o esquema bsico de ligao de um TP.

V1 N1

V1 N1 = V2 N2

N2 V2

Figura 29 Transformador de Potencial

O TP construdo com N1 > N2.

VIII.3.2

Principais Caractersticas dos TPs

As principais caractersticas dos TPs so:Tenso Primria Nominal: Estabelecida de acordo com a tenso do

circuito no qual o TP ser instalado.Tenso Secundria Nominal: padronizada em 115 V ou 115/ 3 V. Classe de Exatido: Valor mximo do erro (expresso em percentagem)

que poder ser causado pelo transformador aos instrumentos a ele conectados (ver tabela da Figura 30).

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TPs Alimentando Instrumentos Medidores Indicadores

Classe de Exatido Recomendada 0,3 0,6 Aceitvel 0,6 1,2

Figura 30 Classe de Exatido Carga Nominal: Carga na qual se baseiam os requisitos de exatido do

TP. A tabela da Figura 31 apresenta a designao segundo a ABNT e a ANSI.Designao ABNT P 12,5 P 25 P 75 P 200 P 400 Designao ANSI W X Y Z ZZ

Figura 31 Carga Nominal

Exemplo: Um rel de consumo 20 VA/fase a 110 V aplicado a um TP com tenso secundria de 120 V. O valor corrigido ser: V V2 V2 VA = V I = V = = Z Z R (110)2 (110)2 20 = R = R 20(120)2 (120)2 = 20 = 23,8 VA (110)2 (110)2 20

VA novo =

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______________________________________________________________Potncia Trmica: Maior potncia aparente que um TP pode fornecer em

regime permanente sob tenso e freqncias nominais, sem exceder os limites de temperatura permitidos pela sua classe de isolamento.Nvel de Isolamento: Define a especificao do TP quanto sua isolao

em termos de tenso suportvel.

VIII.3.3

Designao Normativa dos TPs

A designao correta dos TPs feita indicando-se a classe de exatido separada por um hfen do valor da maior carga nominal com a qual esta se verifica. Exemplos: 0,6 P400 1,2 P25 (ABNT) (ABNT)

0,6 ZZ 1,2 X

(ANSI) (ANSI)

VIII.3.4

Grupos de Ligao

De acordo com a ABNT, os TPs classificam-se em trs grupos: Grupo 1: TP projetado para ligao entre fases; Grupo 2: TP projetado para ligao entre fase e neutro de sistemas

diretamente aterrados; Grupo 3: TP projetado para ligao entre fase e neutro de sistema onde

no se garanta a eficcia da aterramento. Defini-se um sistema trifsico com neutro efetivamente aterrado como sendo um sistema caracterizado por um fator de aterramento que no exceda 80%. Esta condio obtida quando:X0