Dimensionamento e Coordenação dos Equipamentos

A partir dos valores obtidos das correntes de curto-circuito e suas respectivas impedâncias, este item vai abranger o dimensionamento e a coordenação dos equipamentos utilizados nos trechos em estudo. Tendo como ponto de partida o religador trifásico automático, identificado neste trabalho como R1. Os valores de ajustes do religador foram fornecidos pela Creluz, e encontram-se relacionados na tabela 5.

Tabela 5 - Ajustes do religador (R1)

Ajuste de Fase Ajuste de Neutro

Pickup Normal 180 A 80 A Pickup Alternativo 1 200 A 90 A Pickup Alternativo 2 220 A 100 A Pickup Alternativo 3 250 A 120 A Curva Rápida TCC1 116 134 Curva Lenta TCC2 117 135 Tempos de Atuação 3, 5 e 11s.

Fonte: elaborado pelo autor, 2017.

5.2.6.1 Dimensionamento da FUS. 0403

Para ramais onde se conhece o comportamento da carga e não existir possibilidade de manobras, como é o caso da FUS. 0403, o dimensionamento poderá de realizado através da seguinte inequação:

𝐾 × 𝐼

≤ 𝐼

≤

4

𝐼

Onde:

𝐼𝑁= Corrente nominal do ramal 𝐼_𝐸= Corrente nominal do elo

O valor de K é determinado pela equação 20, onde se determinou um planejamento, para um horizonte de 3 anos e uma taxa de crescimento de 2% ao ano. Nessas condições foi obtido o seguinte valor para o fator de segurança K:

𝐾 = (1 + 𝑎)

_{= (1 +}

2

100)

= 1,06

Conforme descrito anteriormente no item 5.1, o trecho da rede protegido pela FUS. 0403, possui uma potência nominal instalada de 380 kVA, distribuída em 35 transformadores monofásicos, cujas potências estão relacionadas abaixo:

 10 transformadores monofásicos de 5 kVA;  12 transformadores monofásicos de 10 kVA;  11 transformadores monofásicos de 15 kVA;  02 transformadores monofásicos de 25 kVA;

a) Determinação da 𝐼𝑁 do ponto onde está instalado a FUS. 0403. 𝐼_𝑁 = (10 × 0,36) + (12 × 0,72) + (11 × 1,10) + (2 × 1,81) = 27,96𝐴

Com os valores de corrente apresentados na tabela 6 e de acordo com a quantidade de transformadores existentes, chegou-se a um valor de corrente nominal no ponto de instalação da FUS. 0403 de 27,96A.

Tabela 6 - Valores de corrente para Transformadores Monofásicos

Capacidade dos Transformadores (kVA)

Transformadores Monofásicos (23,1kV)

Corrente (A) Fusível

3 0,22 0.5H 5 0,36 1H 7,5 0,54 1H 10 0,72 1H 15 1,10 1H 25 1,81 2H

b) Determinação do elo.

Considerando o valor da 𝐼_{𝐶𝐶𝑀𝐼𝑁}de 301,3A, tem-se a seguinte inequação:

1,06 × 27,96 ≤ 𝐼

≤

1

4× 301,3

29,64 ≤ 𝐼

≤ 75,33

c) Determinação da corrente de magnetização do trecho.

O número de transformadores existentes é superior a 10, de acordo com a tabela 3, deverá ser um fator de multiplicação 6, nessas condições o valor da corrente de magnetização será:

𝐼

= 𝐼

× 6 = 167,8𝐴

Tabela 7 - Capacidade do elo para a corrente de magnetização

Valores da corrente de magnetização admissível para elos preferenciais (curva mínima de fusão)

Elo Corrente de Fusão (0,1s)

6K 64A 10K 110A 15K 190A 25K 315A 40K 510A 65K 800A Fonte: (GIGUER, 1988).

Como pode ser visto no gráfico da figura 25, tanto o elo de 15K como o elo de 25K, atendem as especificações dos valores calculados. Deve-se levar em conta que para este caso, foi considerado o valor de carga máxima no ponto considerado, e que para situações reais poderia se levar em conta a curva de carga dos consumidores ou mesmo a média de consumo em kWh, isto daria um valor de corrente de carga inferior ao que foi calculado.

Figura 25 - Gráfico tempo x corrente

Fonte: elaborado pelo autor, 2017.

Para este trabalho será escolhido o elo de 15K no ponto considerado da FUS. 0403.

5.2.6.2 Coordenação entre R1 e a FUS. 0401.

Nesta condição de coordenação, os tipos de faltas podem ser trifásicas, bifásicas, fase-terra e fase-terra mínimo, devendo, entretanto analisar cada condição separadamente. (GIGUER, 1988). Iccmin ≅ 301A 𝐓𝐀 𝐄𝐋𝐎 𝟐𝟓𝐊 ≅ 3s 𝐓𝐀 𝐄𝐋𝐎 𝟏𝟓𝐊 ≅ 0,6s Tempo de Magnetização Im = 167,8A

As faltas por sua vez, podem ser transitórias ou permanentes.

Figura 26 - Coordenação Religador x Fusível

Fonte: elaborado pelo autor.

𝑡

> 𝑘 × 𝑡

𝑡

< 𝑡

A intersecção da curva do tempo de mínima fusão do elo com a curva rápida do religador vezes um multiplicador k determina o ponto de máxima coordenação. O valor deste multiplicador denominado k, varia com o número de operações rápidas e com os tempos de intervalo de religação entre operações rápidas. (GIGUER, 1988).

A intersecção da curva do tempo máximo de interrupção de elo com a curva temporizada de religador determina o ponto de mínima coordenação.

O fator k é um fator de correção devido ao fato dos elos fusíveis alterarem suas características com curto-circuito. Ele leva em conta o tempo necessário para o elo esquentar e esfriar. (GIGUER, 1988).

Essas duas regras definem uma faixa de corrente na qual o religador e o fusível estão coordenados, limitada pelos pontos máximos e mínimos. (GIGUER, 1988).

Figura 27 - Coordenação Religador/Fusível

Fonte: (MALAQUIAS, 2017).

A faixa de coordenação religador X elo-fusível é determinada pela corrente máxima, e mínima do trecho protegido.

- “A” é curva rápida;

- “k x A” é “A” deslocada pelo fator k;

- “B” é a temporizada do religador. (MALAQUIAS, 2017).

5.2.6.3 Coordenação entre as FUS. 0401/ FUS. 0403/ FUS. 01/FUS. 02/ FUS. 03/04.

Figura 28 - Coordenação entre fusíveis

Para auxiliar no entendimento, primeiramente cabem as seguintes definições:

Elo fusível protetor: é considerado aquele instalado mais próximo à carga. Elo fusível protegido: é aquele instalado a montante do elo protetor.

A seletividade entre dois elos fusíveis é considerada satisfatória, quando o tempo máximo de fusão do elo protetor não exceder a 75% do tempo mínimo de fusão do elo protegido. (GIGUER, 1988).

O elo fusível protegido deve coordenar com o elo protetor para o maior valor de ICC no ponto de instalação do elo fusível protetor. (GIGUER, 1988).

Com referência às faltas fase-terra, o curto com maior incidência é o fase- terra mínimo, então, o elo protegido normalmente é coordenado com o elo protetor, pelo menos para este tipo de curto no ponto de instalação do elo protetor. (GIGUER, 1988).

Em ramais, sempre que possível, não é recomendada a utilização de elos de 6K em decorrência de queimas intempestivas por descargas atmosféricas. (GIGUER, 1988).

Para ampliar a faixa de coordenação entre elos fusíveis e aumentar a flexibilidade na seletividade, será feito o uso dos elos preferenciais conforme descrito no item 3.5.2.3.4. Para a coordenação entre os elos será usada a tabela 7 de coordenação entre elos tipo K.

Tabela 8 - Tabela de coordenação entre elos fusíveis tipo K

Fusí v e l P roteto r

K Fusível Protegido tipo K

12 15 20 25 30 40 50 65 80 100 140 200 6 350 510 650 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 8 210 440 650 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 10 300 540 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 12 320 710 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 15 430 870 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 20 500 1100 1700 2200 2800 3900 5800 9200 25 660 1350 2200 2800 3900 5800 9200 30 850 1700 2800 3900 5800 9200 40 1100 2200 3900 5800 9200 50 1450 3500 5800 9200 65 2400 5800 9200 80 4500 9200 100 2000 9200 140 4000 Fonte: (GIGUER, 1988).

De acordo com as condições apresentadas na coordenação dos fusíveis existentes no trecho, percebeu-se que não será possível manter a configuração original, caso queira-se atender um mínimo de coordenação possível.

As seguintes modificações são sugeridas:

1) Na FUS. 0403, conforme dito anteriormente, foi adotado elo de 15K, desprezando a carga máxima calculada, mas levando em consideração a corrente de magnetização dos transformadores calculada.

2) Na FUS. 0401, que se encontra a montante da FUS. 0403 será adotado elo de 25K, que satisfaz as condições existentes e coordena com o elo de 15K que se encontra a sua jusante.

3) Nos fusíveis 01 e 02, sugere que sejam retiradas de operação, pois em virtude da curta distância que se encontram da FUS. 0403, só terão coordenação com a mesma, se for usado elo de 6K em ambas. Mas podem atuar sob a incidência de descargas atmosféricas, já que o elo de 6K não é recomendado para essa situação.

4) Nos fusíveis 03 e 04, sugere-se que as mesmas sejam mantidas, substituindo o elo de 6K para 10K. Garantindo assim a coordenação com o equipamento à montante e melhorando a proteção contra descargas atmosféricas.

O diagrama da figura 29 ilustra a configuração sugerida no trecho da rede estudado.

Figura 29 - Unifilar - Configuração sugerida

A figura 30 ilustra as curvas de atuação do religador R1, plotadas junto com as curvas dos elos que foram sugeridos no trecho da rede analisado. Como pode ser observada nessa configuração com os elos sugeridos, não à interferência nos ajustes parametrizados pela Creluz. O setor de engenharia da Creluz definiu os ajustes dos seus religadores de modo a atuar os fusíveis que protegem as derivações dos alimentadores, nem as curvas de atuação rápida protege os fusíveis à jusante, e o maior elo coordenado permitido é o elo de 25K.

Figura 30 - Curvas dos elos sugeridos com R1