Proteção de Instalações Elétricas Industriais - Estratégias e Dispositivos

a b c 101 Introdução A elaboração de um esquema completo de proteção para uma instalação elétrica industrial envolve várias etapas desde o estabelecimento de uma estratégia de proteção selecionando os respectivos dispositivos de atuação até a determinação dos valores adequados para a calibração destes dispositivos Para que o sistema de proteção atinja a finalidade a que se propõe ele deve responder aos seguintes requisitos básicos Seletividade É a capacidade que possui o sistema de proteção de selecionar a parte danificada da rede e retirála de serviço sem afetar os circuitos sãos Exatidão e segurança Garante ao sistema uma alta confiabilidade operativa Sensibilidade Representa a faixa de operação e não operação do dispositivo de proteção Todo projeto de proteção de uma instalação deve ser feito globalmente e não setorialmente Projetos setoriais implicam uma descoordenação do sistema de proteção trazendo como consequência interrupções desnecessárias de setores de produção cuja rede nada depende da parte afetada do sistema Basicamente um projeto de proteção é feito com três dispositivos fusíveis disjuntores e relés E para que eles sejam selecionados adequadamente é necessário se proceder à determinação das correntes de curtocircuito nos vários pontos do sistema elétrico Os dispositivos de proteção contra correntes de curtocircuito devem ser sensibilizados pelo valor mínimo dessa corrente A proteção é considerada ideal quando reproduz a imagem fiel das condições do circuito para a qual foi projetada isto é atua dentro das limitações de corrente tensão frequência e tempo para as quais foram dimensionados os equipamentos e materiais da instalação A capacidade de determinado circuito ou equipamento deve ficar limitada ao valor do seu dispositivo de proteção mesmo que isso represente a subutilização da capacidade dos condutores ou da potência nominal do equipamento Os dispositivos de proteção devem ser localizados e ligados adequadamente aos circuitos segundo regras gerais estabelecidas por normas 102 Proteção de sistemas de baixa tensão Os condutores e equipamentos de uma maneira geral componentes de um sistema industrial de baixa tensão são frequentemente solicitados por correntes e tensões acima dos valores previstos para operação em regime para os quais foram projetados Essas solicitações normalmente vêm em forma de sobrecarga corrente de curtocircuito sobretensões e subtensões Todas essas grandezas anormais devem ser limitadas no tempo de duração e módulo Portanto dispositivos de proteção encontrados nas instalações elétricas industriais devem permitir o desligamento do circuito quando este está submetido às condições adversas anteriormente previstas Na prática os principais dispositivos utilizados são os fusíveis dos tipos diazed e NH os disjuntores e os relés térmicos 1021 Prescrições básicas das proteções contra as sobrecorrentes Quando falamos genericamente em proteções contra sobrecorrentes estamos nos referindo às proteções contra sobrecargas e contra curtoscircuitos No entanto quando nos referimos às proteções contra sobrecargas estamos considerando a implementação de dispositivos capazes de proteger os condutores elétricos contra correntes moderadas resultantes da operação de cargas cuja soma das correntes supera a capacidade dos condutores que as alimentam Quando estamos falando de proteção contra curtoscircuitos queremos nos referir à circulação de elevadas correntes nos condutores elétricos resultantes de um defeito entre fases ou entre qualquer dos condutores faseterra 10211 Prescrições gerais Genericamente podemos fazer as seguintes considerações Os dispositivos utilizados na proteção contra sobrecargas e curtoscircuitos devem ser capazes de proteger os circuitos e os equipamentos a eles conectados contra os efeitos térmicos resultantes das correntes de sobrecarga devido à elevação de temperatura nas isolações conexões etc e contra os efeitos mecânicos decorrentes dos esforços dinâmicos nos barramentos chaves etc provocados pelas elevadas correntes de curtocircuito Os dispositivos de proteção contra curtoscircuitos não protegem termicamente os equipamentos submetidos a faltas internas Os condutores de fase condutores vivos devem ser protegidos por um ou mais dispositivos de seccionamento automático capaz de isolar a parte do circuito defeituoso da fonte de alimentação As proteções contra sobrecorrentes devem ser detectadas em todos os condutores de fases e provocar obrigatoriamente o seccionamento do condutor em que ocorreu a falta Em geral o seccionamento deve ser nas três fases As proteções contra sobrecarga e curtoscircuitos devem ser dimensionadas de forma a serem seletivas e poderem coordenar entre si 10212 Proteção de acordo com a natureza dos circuitos As proteções devem ser dimensionadas de acordo com o tipo de esquema dos circuitos discriminados a seguir 102121 Esquemas TT e TN No esquema TT podese omitir a proteção em uma das fases nos circuitos alimentados entre fases em que o condutor neutro não é distribuído desde que seja utilizada uma proteção diferencial a montante ou exista uma proteção que seccione todos os condutores de fase Nos esquemas TT e TN quando a seção do condutor neutro for igual ou equivalente à do condutor fase não é necessário utilizar uma proteção de sobrecorrente no condutor neutro nem seccionálo Nos esquemas TT e TN quando a seção do condutor neutro é inferior à do condutor fase devese utilizar uma proteção de sobrecorrente no neutro devendo essa proteção seccionar os condutores fase sem necessariamente seccionar o condutor neutro No entanto podese omitir essa proteção desde que o condutor neutro esteja protegido contra curtoscircuitos pela proteção aplicada nos condutores fase ou que a capacidade de corrente do condutor neutro seja dimensionada para a maior corrente que possa fluir nesse condutor em condições de operação normal do circuito Para que seja garantida essa última condição é necessário que a capacidade das cargas conectadas no circuito seja o máximo possível uniformemente distribuída entre as fases de forma que a corrente que possa fluir no condutor neutro seja adequada à seção desse condutor 102122 Esquemas IT Não é recomendável distribuir o condutor neutro nos sistemas com esquema IT No entanto se o neutro for distribuído devese utilizar uma proteção de sobrecorrente em todos os circuitos detectando sobrecorrentes no condutor neutro que deverá seccionar todos os condutores fase incluindo o próprio condutor neutro 10213 Proteção contra as correntes de sobrecarga São as seguintes as prescrições básicas contra as correntes de sobrecarga nas instalações elétricas É necessária a aplicação de dispositivos de proteção para interromper as correntes de sobrecarga nos condutores dos circuitos de sorte a evitar o aquecimento da isolação das conexões e de outras partes do sistema contíguas além dos limites previstos por norma Os dispositivos de proteção contra correntes de sobrecarga devem ser localizados nos pontos do circuito em que haja uma mudança qualquer que caracterize uma redução do valor da capacidade de condução de corrente dos condutores Esta mudança pode ser caracterizada por uma troca de seção alteração da maneira de instalar alteração no número de cabos agrupados ou na natureza da isolação e em todas as demais condições abordadas no Capítulo 3 O dispositivo que protege um circuito contra sobrecargas pode ser colocado ao longo do percurso desse circuito se a parte do circuito compreendida entre de um lado a troca de seção de natureza de maneira de instalar ou de constituição e do outro lado o dispositivo de proteção não possuir qualquer derivação nem tomada de corrente e atender a uma das duas condições seu comprimento não exceder a 3 m e ser instalada de modo a reduzir ao mínimo o risco de curtocircuito não estar situada nas proximidades de materiais combustíveis Os dispositivos de proteção contra correntes de sobrecarga em circuitos de motor não devem ser sensíveis à corrente de carga absorvida por eles tendo no entanto as características compatíveis com o regime de corrente de partida tempo admissível com rotor bloqueado e tempo de aceleração Podese omitir a aplicação dos dispositivos de proteção contra correntes de sobrecarga nas seguintes condições nos circuitos situados a jusante de uma mudança qualquer que altere a capacidade de condução de corrente dos condutores desde que haja uma proteção contra sobrecargas localizada a montante nos circuitos de cargas resistivas ligadas no seu valor máximo nos circuitos de comando e sinalização nos circuitos de alimentação de eletroímãs para elevação de carga nos circuitos secundários de transformadores de corrente nos circuitos secundários de transformadores de potencial destinados ao serviço de medição nos circuitos de carga motriz cujo regime de funcionamento seja classificado como intermitente nos circuitos que alimentam o campo de excitação de máquinas rotativas nos circuitos que alimentam motores utilizados em serviço de segurança 10214 Proteção contra as correntes de curtocircuito São as seguintes as prescrições básicas contra as correntes de curtocircuito nas instalações elétricas Os dispositivos de proteção devem ter sua capacidade de interrupção ou de ruptura igual ou superior ao valor da corrente de curtocircuito presumida no ponto de sua instalação A energia que os dispositivos de proteção contra curtoscircuitos devem deixar passar não pode ser superior à energia máxima suportada pelos dispositivos e condutores localizados a jusante O dispositivo de proteção deve ser localizado no ponto em que haja mudança no circuito que provoque redução na capacidade de condução de corrente dos condutores A proteção do circuito terminal dos motores deve garantir a proteção contra as correntes de curtocircuito dos condutores e dispositivos localizados a jusante Os circuitos terminais que alimentam um só motor podem ser protegidos contra curtoscircuitos utilizandose fusíveis dos tipos NH ou diazed com retardo de tempo ou disjuntores com dispositivos de disparo magnético Podese omitir a aplicação dos dispositivos de proteção contra as correntes de curtocircuito nas seguintes condições em um ponto do circuito compreendido entre aquele em que houve a mudança de seção ou outra modificação e o dispositivo de proteção desde que este comprimento não seja superior a 3 m e o circuito não esteja localizado nas proximidades de materiais combustíveis em um ponto do circuito situado a montante de uma mudança de seção ou outra modificação desde que o dispositivo de proteção proteja o circuito a jusante nos circuitos que ligam geradores transformadores retificadores baterias e acumuladores aos quadros de comando correspondentes desde que nestes haja dispositivos de proteção nos circuitos que ligam os secundários dos transformadores de potencial e de corrente aos relés de proteção ou aos medidores de energia nos circuitos que desenergizados possam trazer perigo para a instalação correspondente 1022 Dimensionamento dos dispositivos de proteção Um circuito elétrico só está adequadamente protegido contra as sobrecorrentes quando todos os seus elementos como condutores chaves e outros estiverem com suas capacidades térmica e dinâmica iguais ou inferiores aos valores limitados pelos dispositivos de proteção correspondentes Assim tornase importante analisar as sobrecorrentes e os tempos associados à resposta efetiva da proteção Quando se trata de correntes de sobrecarga seus módulos são muito inferiores aos módulos relativos às correntes de curtocircuito Por esta razão as correntes de defeito costumam ser analisadas por processos mais detalhistas como o da integral de Joule Este método é bastante representativo na análise matemática dos efeitos térmicos desenvolvidos pelas correntes de curtocircuito e sua formulação é dada pela Equação 101 Ics corrente de curtocircuito que atravessa o dispositivo de proteção T tempo de duração da corrente de curtocircuito A integral de Joule de cabos e componentes como disjuntores fusíveis etc é calculada normalmente a partir de ensaios de curtocircuito A Figura 101 representa a curva típica da integral de Joule de um cabo de baixa tensão a qual fornece para cada valor de corrente a energia específica ou energia por unidade de resistência JΩ A2 s O valor de Ic na Figura 101 representa a capacidade de corrente do cabo que nessas condições atinge a temperatura máxima para serviço contínuo e com a qual pode operar ao longo de sua vida útil normalmente considerada de 20 anos Já o valor de Il na mesma figura representa o valor limite da corrente para a qual o aquecimento do condutor é adiabático isto é sem troca de calor entre o condutor e a isolação Logo a energia necessária para elevar a temperatura para serviço contínuo até a temperatura de curtocircuito é denominada integral de Joule A norma NBR 5410 estabelece que a integral de Joule a qual o dispositivo de proteção deve deixar passar não pode ser superior à integral de Joule necessária para aquecer o condutor desde a temperatura máxima para o serviço contínuo até a temperatura limite de curtocircuito ou seja K2 S2 integral de Joule para aquecimento do condutor desde a temperatura máxima para serviço contínuo até a temperatura de curtocircuito admitindo aquecimento adiabático K 115 para condutores de cobre com isolação de PVC e seção inferior ou igual a 300 mm2 K 103 para condutores de cobre com isolação de PVC e seção superior a 300 mm2 K 143 para condutores de cobre com isolação de EPR ou XLPE S seção do condutor em mm2 Ainda da NBR 5410 podemos acrescentar que para um curtocircuito de qualquer duração em que a assimetria da corrente não seja significativa e para curtoscircuitos simétricos de duração igual ou superior a 01 s e igual ou inferior a 05 s podese escrever Figura 101 Característica I² t típica de cabos de baixa tensão Ics corrente de curtocircuito presumida simétrica em A T duração em segundos como A corrente nominal do dispositivo de proteção contra curtoscircuitos pode ser superior à capacidade de condução de corrente dos condutores do circuito A Tabela 101 fornece a integral de Joule para o aquecimento adiabático dos condutores de cobre desde a temperatura máxima de serviço até a temperatura limite suportável para correntes de curtocircuito considerandose as isolações de PVC XLPE e EPR Como será estudado na Seção 10224 os fabricantes dos fusíveis fornecem a integral de Joule que esses elementos de proteção deixam passar de forma a se poder dimensionálos adequadamente Da Equação 103 podese determinar o tempo máximo em que um condutor definido por sua isolação pode suportar determinada corrente de curtocircuito 104 Com base nesta equação os fabricantes de cabos elétricos definem as curvas de suportabilidade térmica contra as correntes de curtocircuito em função das seções dos condutores e do tempo de duração das referidas correntes conforme se pode observar nas Figuras 328 e 329 do Capítulo 3 Exemplo de aplicação 101 Determinar o tempo máximo que a proteção deve atuar quando determinado circuito em condutor isolado de cobre de seção de 70 mm² tipo de isolação PVC é atravessado por uma corrente de curtocircuito de valor igual a 65 kA Aplicandose a Equação 104 temse K 115 para condutor de PVC O mesmo valor pode ser obtido pelo gráfico da Figura 328 Exemplo de aplicação 102 Um CCM é alimentado por um circuito trifásico em condutor de cobre isolado em PVC de seção de 95 mm² A corrente de defeito é de 18300 A e a proteção atua nessa corrente em 03 s Verificar se a isolação do condutor suporta estas condições transitórias A integral de Joule vale Tabela 101 Pela Tabela 101 obtémse a integral de Joule referente ao condutor de 95 mm2 K2 S2 119355 103 A2 s condição satisfeita Integral de Joule para aquecimento adiabático para condutores de cobre Seção mm2 Integral de Joule A2 s 103 Isolação PVC Isolação EPR e XLPE 15 297 46 25 826 127 4 2116 327 6 4761 736 10 1322 2045 16 3385 5235 25 8265 12781 35 16200 25050 50 35062 51123 70 64802 100200 95 119355 184552 120 190440 294466 150 297562 460103 185 452625 699867 240 761760 1167862 Um circuito só está adequadamente protegido quando o dispositivo de proteção contra sobrecorrentes satisfaz às seguintes condições Não opera quando a corrente for inferior à capacidade de condução de corrente do condutor do circuito na sua particular condição de maneira de instalar Opera normalmente com tempo de retardo elevado para uma corrente de sobrecarga de até 145 vez a capacidade de corrente do condutor Figura 102 Opera em tempos inversamente proporcionais para correntes de sobrecarga compreendidas entre 145 e 8 vezes a corrente nominal Opera em um tempo extremamente reduzido para as correntes de curtocircuito Os dispositivos de proteção devem ser nominalmente dimensionados em função das particularidades de cada sistema cujo estudo será definido a seguir 1023 Dispositivo de proteção à corrente diferencialresidual É cada vez mais frequente a ocorrência de acidentes envolvendo crianças e adultos que entram em contato direto ou indireto com partes vivas da instalação ou partes metálicas não energizadas em operação normal massas Além de levar perigo à vida das pessoas é comum que a propriedade possa ser profundamente prejudicada ou até destruída por uma falha na instalação que não é prontamente eliminada por um dispositivo adequado de proteção Dessa forma a proteção por dispositivo de proteção à corrente diferencialresidual pode prover segurança à vida dos usuários de energia elétrica quando a instalação está protegida por um dispositivo dimensionado para uma corrente de fuga de valor não superior a 30 mA Para a proteção da propriedade podem ser utilizados dispositivos com valor de corrente de fuga superior Todas as atividades biológicas desenvolvidas pelo corpo humano são resultantes de impulsos enviados pelo cérebro na forma de corrente elétrica de baixíssimo valor Porém quando o indivíduo entra em contato com qualquer parte viva de um circuito elétrico uma corrente passa a circular por esse indivíduo juntamente com a corrente fisiológica própria O resultado é uma alteração nas funções vitais do indivíduo que pode leválo à morte A Figura 102 mostra as diferentes zonas de proteção de um dispositivo DR Zona 1 não provoca distúrbios perceptíveis Zona 2 não provoca distúrbios fisiológicos prejudiciais Zona 3 provoca distúrbios fisiológicos sérios porém reversíveis como parada cardíaca parada respiratória e contrações musculares Zona 4 provoca distúrbios fisiológicos severos e geralmente irreversíveis como fibrilação cardíaca e parada respiratória Zona 5 representa a faixa de atuação do dispositivo de proteção DR para a corrente de fuga de 30 mA Curva tempo corrente das reações fisiológicas dos seres humanos Esses dispositivos podem ser divididos em três partes funcionais Transformador toroidal para detecção das correntes de falta faseterra Disparador que transforma uma grandeza elétrica em ação mecânica Mecanismo móvel e os respectivos elementos de contato O princípio básico de funcionamento dos dispositivos DR leva em conta que a soma das correntes que circulam nos condutores de fase e de neutro é nula gerando consequentemente um campo magnético nulo e não induzindo no Figura 103 secundário do transformador de corrente do dispositivo nenhuma corrente elétrica Se no entanto a instalação elétrica é submetida a uma corrente de falta faseterra a relação de nulidade das correntes deixa de existir e surgirá um campo magnético residual que induzirá no secundário do transformador de corrente do dispositivo uma corrente elétrica que sensibilizará o mecanismo de disparo do dispositivo DR Esse princípio básico de funcionamento poderá ser mais bem entendido a partir das análises das Figuras 103a e b A concepção do núcleo associada a mecanismos auxiliares é bem mais complexa do que o esquema simplificado da Figura 103 Há dois tipos de dispositivos DR quanto à sensibilidade da corrente de defeito Os dispositivos DR mais sensíveis detectam correntes de falta de até 30 mA e portanto asseguram a proteção contra contatos diretos e indiretos Já os dispositivos DR com sensibilidade de corrente de falta superior a 30 mA devem ser empregados somente contra contatos indiretos e contra incêndio De acordo com a NBR 5410 qualquer que seja o esquema de aterramento deve ser objeto de proteção complementar contra contatos diretos por dispositivos a corrente diferencialresidual dispositivos DR de alta sensibilidade isto é com corrente diferencialresidual nominal igual ou inferior a 30 mA A aplicação de dispositivos DR deve seguir algumas premissas básicas O uso do dispositivo DR não dispensa em qualquer hipótese o condutor de proteção Os dispositivos DR devem garantir o seccionamento de todos os condutores do circuito protegido O circuito magnético do dispositivo DR deve envolver todos os condutores vivos dos circuitos protegidos inclusive o condutor neutro O circuito magnético do dispositivo DR não deve envolver em nenhuma hipótese o condutor de proteção Devemse selecionar os circuitos elétricos e os respectivos dispositivos DR de tal forma que as correntes de fuga que possam circular durante a operação dos referidos circuitos não ocasionem a atuação intempestiva dos dispositivos Para tornar possível o uso do dispositivo DR nos esquemas TNC devese convertêlo imediatamente antes do ponto de instalação do dispositivo no esquema TNCS Deve ser obrigatório o uso de dispositivos DR nos circuitos que alimentam pontos de utilização situados em locais contendo banheira ou chuveiro elétrico nos circuitos que alimentam tomadas de corrente localizadas em áreas externas à edificação nos circuitos que em áreas de habitação alimentam pontos de utilização situados em cozinhas copas cozinhas lavanderias áreas de serviço garagens e demais dependências internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens cujos pontos estejam a uma altura inferior a 25 m nos circuitos que em edificações não residenciais alimentam pontos de tomada situados em cozinhas copas cozinhas lavanderias áreas de serviço garagens e em geral em áreas internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens Dispositivo DR instalado em um circuito trifásico A proteção dos circuitos pode ser realizada individualmente por ponto de utilização por circuitos ou por grupos de circuitos 1024 Relés térmicos de sobrecarga São dispositivos dotados de um par de lâminas construídas com metais de diferentes coeficientes de dilatação térmica linear que quando atravessados por uma corrente de intensidade ajustada aquecendo o bimetal provocam sob efeito da dilatação térmica de suas lâminas a operação do contato móvel Os relés bimetálicos de sobrecarga são constituídos de modo a permitir ajustes da corrente dentro de determinadas faixas que podem ser escolhidas conforme o valor da corrente e da natureza da carga Quanto maior for o valor da corrente de sobrecarga menor será o tempo decorrido para a atuação do relé térmico Os aspectos construtivos podem ser vistos no Capítulo 9 Usados particularmente em instalações industriais para proteção de motores os relés bimetálicos de sobrecarga são acoplados a contatores que são os elementos de comando do circuito Normalmente os fabricantes de contatores fornecem o tipo adequado dos relés Para um mesmo tipo de contator existem vários relés com faixas de ajuste diferentes A seleção da faixa de ajuste dos relés de sobrecarga deve ser função do regime de serviço do motor Os relés bimetálicos de sobrecarga atuam com base em curvas de tempo corrente do tipo inverso como as que se ilustram na Figura 104 A determinação do tempo de atuação da unidade térmica pode ser feita pela Equação 105 Ia corrente de ajuste da unidade térmica temporizada em A Ic corrente que atravessa o relé em A M múltiplo da corrente ajustada Com o valor de M acessase o gráfico do relé como por exemplo o da Figura 104 obtendose no eixo das ordenadas o tempo de atuação Tar A integridade da isolação de um condutor é severamente atingida por correntes de sobrecarga que provoquem efeitos térmicos excessivos Assim a norma NBR 5410 considera corrente de sobrecarga de pequena intensidade quando o condutor atinge uma temperatura de regime não superior à temperatura máxima de sobrecarga relativa à natureza de sua isolação dada na Tabela 35 Correntes de sobrecarga de até 145 vez a capacidade nominal do condutor são consideradas de pequena intensidade Podem ser toleradas por um longo período de tempo porém devem ser limitadas na duração para não prejudicar a isolação do condutor Figura 104 a Características do relé 3UA da Siemens 10241 Critérios para o ajuste dos relés de sobrecarga O ajuste dos relés de sobrecarga necessita de critérios básicos a seguir definidos Serviço contínuo S1 De forma geral um relé deve ser escolhido com uma faixa de ajuste em que esteja compreendida a corrente nominal do motor independentemente do seu carregamento O valor do ajuste do relé de sobrecarga térmica deve obedecer aos requisitos relacionados a seguir A corrente de ajuste do relé térmico de proteção deve ser igual ou superior à corrente de projeto ou simplesmente corrente de carga prevista ou seja Ia corrente nominal ou de ajuste da proteção Ic corrente de projeto do circuito A corrente de ajuste do relé térmico de proteção deve ser igual ou inferior à capacidade de condução de corrente dos condutores Inc corrente nominal do condutor O tempo de partida do motor deve ser inferior ao tempo de atuação do relé Tar para a corrente de partida correspondente enquanto o tempo de rotor bloqueado deve ser igual ou superior ao valor da corrente ajustada ou seja Tpm tempo de acionamento do motor Trb tempo de rotor bloqueado Tabela 102 Como exemplo o ajuste dos relés térmicos bimetálicos da série 3UA de fabricação Siemens pode ser feito a partir da Tabela 102 Características elétricas dos relés bimetálicos 3UA54 Potência de motores trifásicos padronizados NBR 5432 Categoria de utilização AC3 Faixa de ajuste Para montagem acoplado aos contactores Fusíveis máximos diazed ou NH Tipo kW 220230V 380400V 440V A AC3 A 3UA5500 1J 22 3 456 5675 6310 3TF43 3TF35 25 3UA5500 2A 337 45 7510 7510 1016 3TF44 3TF45 3532 3UA5500 2B 3745 55 5675 10125 10125 15 12520 50 3UA5500 2D 55759 7510 125 1520 2025 2032 2232A 63 3UA5500 2R 911 12515 25 2530 3240 38A 63 3UA5800 2D 55759 7510 125 1520 2025 2032 3TF46 3TF47 3TF48 3TF49 63 3UA5800 2F 91115 12515 20 2530 30 3250 45A 100 3UA5800 2P 15185 2025 40 4050 5063 63A 125 3UA5800 2U 18522 2530 50 60 6380 75A 160 3UA5800 8W 22 30 5060 60 7088 85A 160 3UA6000 2W 18522 2530 5060 75 6390 3TF50 160 3UA6000 3H 3037 4050 75 90120 110A 224 3UA6100 3H 30 40 75 100 90120 3TF51 224 3UA6100 3K 3745 5060 100 100 120150 140A 224 3UA62003H 30 40 75 100 90120 3TF52 224 3UA62003K 3745 5060 100 100 120150 224 3UA62003M 55 75 125 125 150180 170A 224 3UA45008YG 55 75 150 150 160250 3TF53205A 224 3UA45008YG 5575 75100 125175 150200 160250 3TF54250A 315 3UA45008YH 7590 100125 150200 175250 200320 3TF55300A 315 3UA45008YH 7590 100125 150200 175250 200320 3TF56400A 400 3UA45008YJ 110 150 250300 300 250400 500 3UA46008YK 110150 150200 250350 300400 320500 3TF57475A 3TB58 500 3UA46008YL 160200 250 400450 450500 400630 630A 630 Exemplo de aplicação 103 Determinar o ajuste do relé de proteção de sobrecarga térmica de um motor de 50 cv 380 VIV polos em regime de funcionamento S1 alimentado por um circuito em condutor unipolar de cobre tipo da isolação PVC de seção igual a 25 mm² instalado em canaleta fechada embutida no piso O tempo de partida do motor é de 2 s De acordo com as condições estabelecidas nas Equações 106 e 107 temse I a I c I a I nc I nm I c 688 A corrente nominal do motor I nc 89 A capacidade de corrente do condutor para o método de instalação 33 da Tabela 36 e método de referência B1 da Tabela 34 Logo a corrente de ajuste deve estar compreendida dentro dos seguintes limites 688 I a 89 A Será adotada portanto I a 688 A Com base na Tabela 102 podese assim especificar o relé bimetálico tipo 3UA60002W Siemens faixa de ajuste de 63 a 90 A Relativamente ao tempo de atuação do relé temse T rb T ar T pm T pm 2s T rb 12 Tabela 64 b Figura 105 Rcpm 64 relação entre a corrente de partida e a corrente nominal do motor obtida da Tabela 64 Logo condições satisfeitas Serviço de curta duração ou intermitente Neste caso podese omitir a proteção de sobrecarga dependendo do regime de serviço do motor Quando prevista a proteção de sobrecarga a seleção da faixa de disparo e a corrente de ajuste devem ser dimensionadas de acordo com o mesmo princípio apresentado para os motores em serviço permanente porém os tempos de disparo dados nas curvas devem ser reduzidos em 25 dos valores mostrados nos gráficos mencionados É sempre importante observar que Tar Tpn pois do contrário não é possível processar a religação do motor operação realizada com determinada frequência Neste caso devese determinar a corrente equivalente do ciclo de carga dada pela Equação 109 Ipm corrente de partida em A Tpm tempo de duração da partida em A Inm corrente nominal do motor ou corrente de carga em A Curva de operação de um motor em regime S4 Tn tempo de duração do regime normal de funcionamento em s Tt tempo total de um ciclo de funcionamento isto é Tp Tn em s Tr tempo de duração do repouso em s A Figura 105 mostra uma curva típica do regime S4 um dos mais utilizados nas aplicações práticas Exemplo de aplicação 104 Determinar o ajuste do relé bimetálico de proteção de um motor de 75 cvIV polos 380 V acionado em regime intermitente tipo S4 dado na Figura 106 O tempo de partida do motor é de 3 s O motor opera em condição de sobrecarga de 10 O condutor é do tipo unipolar isolado em PVC e está instalado no interior de eletroduto PVC enterrado no piso I nm 1011 A Tabela 64 R cpm 68 Tabela 64 I pm 68 1011 6874 A I c 11 I nm 11 1011 1112 A motor em regime de sobrecarga de 10 T pm 3s T n 3197 s tempo de regime normal de operação do motor T t T pm T n 3 3197 3200 s T r 4800 3200 1600 s tempo de repouso do motor Da Equação 106 temse I a I c I eq 1047 A Da Equação 107 temse I a I nc I nc 122 A condutor de 50 mm² para método de instalação 61A da Tabela 34 e valor da corrente obtida na Tabela 36 para o método de referência D Logo1047 I a 122 A Será escolhido o relé 3UA 60003H Siemens com faixa de ajuste de 90 a 120 A A corrente de ajuste será de 1047 A Devemse verificar as condições de partida ou seja Figura 104 Considerandose o relé a quente temse T ar 55 025 137 s T ar T pm condição não satisfeita Neste caso podese dispensar a proteção contra sobrecarga No entanto é sempre aconselhável seguir a orientação do fabricante da máquina a ser acionada Figura 106 a b c Curva de operação 1025 Disjuntores de baixa tensão São dispositivos destinados à proteção de circuitos elétricos os quais devem atuar quando percorridos por uma corrente de valor superior ao estabelecido para funcionamento normal De acordo com sua forma construtiva os disjuntores podem acumular várias funções Proteção contra sobrecarga Proteção contra curtoscircuitos Comando funcional Seccionamento Seccionamento de emergência Proteção contra contatos indiretos Proteção contra quedas e ausência de tensão A seguir serão analisados os principais parâmetros elétricos dos disjuntores Corrente nominal É aquela que pode circular permanentemente pelo disjuntor Os disjuntores ditos tropicalizados são constituídos de um bimetal duplo que permite manter sua corrente nominal até a uma temperatura em geral de 50 ºC sem que o mecanismo de atuação opere Ao contrário os disjuntores cujos relés de sobrecarga térmica são providos de somente um bimetal são ajustados para atuarem em geral a uma temperatura de 20 ºC Considerandose a utilização de disjuntores tropicalizados em geral em quadros de distribuição industriais nos quais a temperatura pode ser elevada não superior a 50 ºC é possível utilizar toda a capacidade de corrente nominal do disjuntor sem a necessidade de aplicar nenhum fator de correção Entretanto para os disjuntores não tropicalizados calibrados para 20 ºC recomendase utilizar somente 70 de sua corrente nominal Esta é uma forma de compensar o efeito da elevação da temperatura interna do quadro de comando Tensão nominal É aquela à qual estão referidas a capacidade de interrupção e as demais características nominais do disjuntor Capacidade nominal de interrupção de curtocircuito É a máxima corrente presumida de interrupção de valor eficaz que o disjuntor pode interromper operando dentro de suas características nominais de tensão e frequência e para um fator de potência determinado Os disjuntores termomagnéticos operam de acordo com suas curvas de características térmicas curva T e magnéticas curva M conforme pode ser observado na Figura 107 Os disjuntores podem ser fabricados quanto às unidades de proteção incorporadas em quatro diferentes tipos Disjuntores somente térmicos Figura 107 São aqueles que dispõem de somente uma unidade de proteção térmica de sobrecarga Disjuntores somente magnéticos São aqueles que dispõem de somente uma unidade magnética de proteção contra curtoscircuitos Disjuntores termomagnéticos São aqueles que dispõem de uma unidade de proteção térmica e outra magnética de curtocircuito É o tipo de maior utilização prática Disjuntores termomagnéticos limitadores São aqueles que dispõem das unidades de proteção térmica e magnética e de um sistema especial capaz de interromper as elevadas correntes de curtocircuito antes que elas atinjam o seu valor de pico Esse sistema tem como princípio as forças eletrodinâmicas provocadas pela corrente de defeito Tanto as unidades de proteção térmica de sobrecarga como as magnéticas de curtocircuito incorporadas aos disjuntores anteriormente classificados podem ser fabricadas com duas diferentes características Unidade sem ajuste ou regulação Neste caso as correntes das unidades térmica e magnética são préajustadas pelo fabricante Unidades com ajuste externo Neste caso podemse regular as correntes de atuação através de seletores tanto da unidade térmica como da magnética As particularidades construtivas dos disjuntores e os detalhes de operação estão descritos no Capítulo 9 O dimensionamento de disjuntores de baixa tensão em circuitos industriais deve ser feito observandose o tipo que será utilizado quanto ao comportamento de atuação em função da temperatura a que estará submetido em operação Características tempo corrente de um disjuntor termomagnético Figura 108 a Regiões características dos disjuntores termomagnéticos Assim como os fusíveis os disjuntores devem ser dimensionados pela sua característica I2 t que representa o valor máximo da integral de Joule que o dispositivo deixa passar em função da corrente que circula por ele De acordo com a Figura 108 podese caracterizar o disjuntor por meio de suas quatro regiões de diferentes comportamentos quanto à integral de Joule Região A I In não existe limitação de corrente Região B In I Im caracterizada por tempo de disparo relativamente longo devido à temporização da unidade térmica Região C Im I Ird caracterizada por tempo de disparo relativamente curto devido à atuação sem temporização da unidade magnética Região D I Ird caracterizada pela impropriedade do uso do disjuntor A seleção e o ajuste dos disjuntores devem ser feitos com base nos seguintes requisitos previstos pela NBR 5410 Características de proteção contra sobrecarga A corrente nominal ou de ajuste da unidade térmica do disjuntor deve ser igual ou superior à corrente de projeto ou simplesmente de carga prevista Ia corrente nominal ou de ajuste do disjuntor Ic corrente de projeto do circuito A corrente nominal ou de ajuste da unidade térmica do disjuntor deve ser igual ou inferior à capacidade de condução de corrente dos condutores Inc corrente nominal do condutor A corrente convencional de atuação do disjuntor deve ser igual ou inferior a 145 vez a capacidade de condução de corrente dos condutores Iadc corrente convencional de atuação para disjuntor ou corrente convencional de fusão para fusíveis Entendese por corrente convencional aquela que assegura efetivamente a atuação do disjuntor dentro de um intervalo de tempo Tad denominado tempo convencional A condição da Equação 1012 é aplicável quando for possível assumir que a temperatura limite de sobrecorrente dos condutores dada na Tabela 35 não venha a ser mantida por um período de tempo superior a 100 horas durante 12 meses Tabela 103 consecutivos ou 500 horas ao longo da vida útil do condutor Quando isso não ocorrer a Equação 1012 toma a seguinte forma Por questões práticas o valor de na Equação 1013 pode ser substituído por K Ia K é o fator de multiplicação dado na Tabela 103 A Tabela 103 fornece os limites da corrente convencional de atuação e da corrente convencional de não atuação para fusíveis e disjuntores Tratandose de disjuntores segundo a NBR 5361 podemse aplicar apenas as condições de sobrecarga previstas nas Equações 1010 e 1011 Adicionalmente os disjuntores podem ser classificados de duas diferentes formas de utilização Disjuntores de características L São aqueles adequados à proteção de circuitos de distribuição circuitos de iluminação de tomadas e de comando Fatores de multiplicação de corrente K Tipo Norma aplicável Corrente nominal Corrente convencional de não atuação fusão Corrente convencional de atuação fusão A A A Fusível gI IEC269 In igual e inferior a 4 15 In 21 In In superior a 4 e inferior ou igual a 10 15 In 19 In In superior a 10 e inferior ou igual a 25 14 In 175 In In superior a 25 e inferior ou igual a 100 13 In 16 In In superior a 100 e igual ou inferior a 1000 12 In 16 In Fusível gII IEC269 Todas 12 In 16 In Fusível gG IEC269 Todas 125 In 16 In Disjuntor em caixa moldada tipo G CEE19 Todas 105 In 135 In Disjuntor em geral NBR 5361 In igual ou inferior a 63 105 In 135 In In superior a 63 105 In 125 In Disjuntor em caixa moldada tipo L CEE19 In igual ou inferior a 10 15 In 19 In 16 25 14 In 175 In In superior a 25 13 In 16 In Disjuntores de características G São aqueles adequados à proteção de aparelhos e motores sujeitos a sobrecargas b Figura 109 Tabela 104 Para aplicação das prescrições anteriores é necessário que haja coordenação entre a curva de tempo corrente correspondente à solicitação térmica admissível do condutor curva C e a curva de atuação do disjuntor curva D conforme a Figura 109 Em complementação aos critérios anteriores temse que o tempo de atuação do disjuntor deve ser superior ao tempo de partida do motor enquanto o tempo de rotor bloqueado deve ser igual ou superior ao valor da corrente ajustada Tad tempo de atuação do disjuntor Tpm tempo de partida do motor Trb tempo de rotor bloqueado Características de proteção contra curtoscircuitos A condição de proteção contra curtocircuito será atendida de diferentes formas Capacidade de interrupção ou de ruptura A capacidade de interrupção do disjuntor deve ser igual ou superior à corrente de curtocircuito trifásica no ponto de sua instalação ou seja Ird capacidade de interrupção do disjuntor em A As correntes nominais e as capacidades de ruptura dos disjuntores variam em função do tipo e principalmente do fabricante Para os disjuntores tripolares do tipo selado as correntes nominais mais frequentes podem ser escolhidas de maneira geral de acordo com a Tabela 104 Se a corrente no ponto de instalação do disjuntor superar sua capacidade de interrupção podem ser préligados a estes fusíveis limitadores de corrente do tipo NH ou outro dispositivo de proteção com características de interrupção compatíveis com a capacidade de interrupção do disjuntor Neste caso as características do fusível ou outro dispositivo de retaguarda devem ser coordenadas com as do disjuntor de forma que os condutores ou os outros dispositivos sob proteção contatores relés térmicos etc não sejam submetidos a solicitações térmicas e dinâmicas excessivas Proteção contra faltas na extremidade do circuito Curva de coordenação Características elétricas gerais dos disjuntores em caixa moldada Disjuntores trifásicos Disjuntores monofásicos Correntes nominais Capacidade de ruptura A Correntes nominais Capacidade de ruptura A Corrente nominal A Capacidade de ruptura A 220 V 380 V A 220 V 380 V 220 V kA 10 180 10000 8000 10 15 200 15 20 225 20 25 250 25 25000 20000 30 300 30 35 350 35 40 400 40 50 10000 4000 600 50 50000 40000 60 60 800 60 70 1000 125000 125000 80 1200 90 1600 As características elétricas dos disjuntores apresentadas nesta tabela são genéricas e compreendem vários tipos e diferentes fabricantes nacionais Para projetos específicos é necessário definir bem as carcterísticas técnicas dos disjuntores 100 2000 125 2500 150 3000 A corrente de atuação mínima da unidade instantânea deve ser igual ou inferior à corrente de curtocircuito presumida na extremidade do circuito correspondente à carga Imi Ics 1017 Imi corrente de ajuste valor mínimo da unidade instantânea Proteção contra rotor bloqueado A corrente de ajuste da unidade temporizada do disjuntor para proteção do motor com rotor bloqueado deve permitir um tempo de atuação igual ou inferior ao tempo de rotor bloqueado do motor fornecido pelo fabricante ou neste livro encontrado na Tabela 64 Proteção da isolação dos condutores Considerando a corrente de curtocircuito do sistema o tempo de atuação do disjuntor deve ser igual ou inferior ao tempo de suportabilidade térmica da isolação do condutor Tad Tsc 1018 Essa verificação pode ser feita aplicandose a Equação 319 ou por meio dos gráficos das Figuras 328 e 329 considerando respectivamente os condutores com isolação PVC XLPE ou EPR Figura 1010 Tabela 105 A verificação da integridade do condutor pode ser mais completa ao se comparar o valor da integral de Joule que deixa passar o disjuntor com a integral de Joule dos condutores A integral de Joule que o disjuntor deve permitir passar deve ser inferior à integral de Joule suportável pelos condutores A título de exemplificação a Figura 1010 mostra as curvas características I2 t de dois disjuntores D1 e D2 e da isolação de um condutor C Dela podese concluir o disjuntor D1 protege a isolação do condutor a partir do ponto correspondente à corrente de ajuste da unidade térmica ponto 1 até o valor da corrente de atuação ou de ajuste da unidade magnética ponto 2 o disjuntor D2 protege a isolação do condutor para todas as faixas de corrente até o valor correspondente à sua corrente de ruptura ponto 3 Interseção da curva de suportabilidade térmica do condutor com a curva de atuação do disjuntor Para satisfazer a NBR 5410 a curva de suportabilidade térmica do condutor deve cortar a curva do disjuntor em qualquer ponto do trecho de transição de atuação das unidades térmicas e magnéticas A corrente de atuação do disjuntor no ponto referido deve ser inferior à mínima corrente de curtocircuito presumida conforme mostra a Figura 1011 Curvas I2 t de disjuntores e condutor Ia corrente de atuação do disjuntor no ponto de transição das curvas das unidades térmicas e magnéticas Icamin corrente mínima de curtocircuito presumida Se o circuito não possuir o condutor neutro distribuído a corrente de curtocircuito mínima deve ser a de valor trifásico simétrico no final do trecho protegido pelo disjuntor Se o condutor neutro é distribuído devese considerar a corrente faseterra também no final do trecho do circuito referido As curvas de suportabilidade térmica dos condutores devem ser fornecidas pelo fabricante dos cabos o que nem sempre é facilmente encontrado em seus catálogos Para atender a essa prescrição basta determinar o tempo de suportabilidade térmica do condutor dado na Equação 104 e levar esse valor ao gráfico tempo corrente do disjuntor A escolha das características nominais de alguns tipos de disjuntores pode ser feita a título de exemplo com base nas Tabelas 105 e 106 para disjuntores de fabricação Siemens Características elétricas dos disjuntores tripolares Siemens Tipo Correntes nominais Faixa de ajuste Corrente de interrupção kA A Unidade térmica Unidade magnética 220 380 500 A A V V V HHED6 15 Fixa 400700 100 65 42 20 25 30 6001000 40 50 60 70 80 90 100 125 HFXD 150 Fixa 8001500 100 65 42 175 9002000 200 225 11002500 250 HJXD 300 Fixa 12502500 100 65 42 350 20004000 400 HLXD 450 Fixa 20004000 100 65 42 500 30006000 600 HLMXD 700 Fixa 32008000 100 65 42 800 HNXD 900 Fixa 500010000 100 65 42 1000 1200 Tabela 106 HPXD 1400 Fixa 500010000 100 65 42 1600 HRXD 1800 Fixa 500010000 100 65 42 2000 Características elétricas dos disjuntores tripolares Siemens Tipo Corrente nominal Faixa de ajuste térmica Faixa de ajuste magnética Corrente de interrupção kA 220 380 440 A A A V V V 3VU13 25 46 12 In 100 100 5 610 100 10 5 1016 100 10 5 1420 10 6 5 1825 10 6 5 3VU16 52 1625 12 In 100 100 25 2232 100 35 25 2840 100 35 25 3652 100 35 25 3VF12 63 2840 12 In 100 42 26 3650 100 30 22 4563 100 22 18 3VF31 100 6380 15 In 100 65 50 80100 3VF32 160 100125 15 In 100 65 50 125160 3VF42 250 160200 5 a 10 In 100 80 65 200250 3VF52 400 250315 5 a 10 In 100 80 65 315400 3VF62 630 400500 5 a 10 In 100 80 50 500630 3VF71 800 400 500 630 800 2 a 8 In 65 50 42 3VF72 1250 630 800 1000 1250 2 a 8 In 65 50 42 3VF82 1600 800 1000 1250 1600 2 a 8 In 100 80 65 3VF83 2000 1000 1250 1600 2000 2 a 8 In 100 80 65 3WN6 1600 630 252 630 15 a 12 In Até 500 V 65 kA 800 320 800 1000 400 1000 1250 500 1250 1600 640 1600 3WN6 3200 2000 800 2000 15 a 12 In Até 500 V 80 kA 2500 1000 2500 1280 3200 Obs foram utilizados parcialmente os valores da tabela original O leitor deve consultar o catálogo do fabricante para mais detalhes Também a título de exemplo as Figuras 1012 a 1017 mostram as características de disparo dos disjuntores Siemens especificados nas tabelas anteriores 10251 Disjuntormotor É um dispositivo de proteção que associa a proteção de sobrecarga e curtocircuito e a capacidade de manobra dos motores elétricos de indução Na realidade o disjuntormotor é um disjuntor termomagnético adaptado para permitir a partida o comando e a proteção dos motores elétricos O disjuntormotor é normalmente utilizado em um circuito terminal de motor associado a um contator de potência Existem várias associações como será visto a seguir 102511 Disjuntor termomagnéticomotor contator Tem como função a proteção contra sobrecarga e curtocircuito dada pelas unidades térmicas e magnéticas o seccionamento dado pelo próprio disjuntor com capacidade adequada para permitir a partida dos motores elétricos ficando o contator com a função de acionamento do motor 102512 Disjuntor somente magnéticomotor contator relé térmico Tem como função a proteção contra curtocircuito dada pelas unidades magnéticas a proteção térmica e de falta de fase dadas pelo relé térmico do contator o seccionamento dado pelo próprio disjuntor com capacidade adequada para permitir a partida dos motores elétricos ficando o contator com a função de acionamento do motor Figura 1011 Figura 1012 Curva do condutordisjuntor Disjuntores da série H da Siemens Figura 1013 Figura 1014 Disjuntores 3VF13 Siemens Disjuntores 3VF16 Siemens Figura 1015 Figura 1016 Disjuntores 3VF12 Siemens Disjuntores 3VF356 Siemens Figura 1017Disjuntores 3WN6 Siemens As conexões mecânicas e as ligações elétricas entre o contator e o disjuntor permitem um dispositivo de proteção seccionamento e comando compacto muito utilizado Devese alertar que não é aconselhável fazer as associações entre disjuntores e contatores de forma geral para construir um dispositivo de proteção disjuntormotor O projetista deve acessar o catálogo de um fabricante desses dispositivos devendose entender que os diversos componentes do disjuntormotor são construídos e montados formando um só dispositivo para atender às características operacionais anteriormente mencionadas e à norma IEC 6094762 102513 Relés eletrônicos instantâneos Para atender aos requisitos de proteção dos motores acoplados às máquinas com elevados conjugados resistentes de partida grande momento de inércia e com probabilidades de se ter o rotor bloqueado foram desenvolvidos os relés eletrônicos cujas características de funcionamento apresentam funções definidas de corrente e tempo Alguns modelos integram um temporizador de tempo fixo de 050 ou 10 s para os eventos de rotor bloqueado e tempo de 30 ou 50 s para a proteção de falta de fase Alguns tipos de relés eletrônicos estão associados a contatores formando um dispositivo de comando e proteção 10252 Disjuntores eletrônicos Ao contrário dos disjuntores termomagnéticos que utilizam relés térmicos para proteção contra sobrecarga e bobinas para proteção contra curtoscircuitos os disjuntores eletrônicos são fabricados utilizando relés eletrônicos permitindo uma interface com o operador do sistema por meio de um módulo de comunicação e de uma conexão sem fio tecnologia Bluetooth Assim com um computador de mesa ou um laptop é possível obter diversas informações do sistema para fins operacionais ou de estudo De forma geral o mecanismo de operação dos disjuntores eletrônicos é do tipo energia armazenada operado com molas précarregadas As molas são carregadas manualmente por uma alavanca situada na parte frontal Para os disjuntores de elevada corrente nominal normalmente é utilizado o motor de carregamento da mola podendo esses disjuntores ser fornecidos nas versões fixa e extraíveis As molas de abertura são carregadas automaticamente durante a operação de fechamento do disjuntor Com o mecanismo de operação ligado por contatos NANF à bobina de abertura e fechamento e o motor inserido para carregar as molas o disjuntor pode ser operado remotamente e caso seja requisitado ser monitorado por um sistema de supervisão e controle Um disjuntor eletrônico pode receber diversos relés eletrônicos indicados pelos fabricantes tal e qual acontece com os disjuntores termomagnéticos que podem receber diversos relés térmicos De forma geral os relés eletrônicos apresentam as seguintes características Utilizam a tecnologia microprocessada Não há necessidade de uma fonte de alimentação externa para exercer suas características operacionais Possuem alta sensibilidade ao valor verdadeiro RMS da corrente Fornecem a indicação da causa de disparo e gravam os eventos Ajustes do neutro configuráveis Dependendo do fabricante os relés eletrônicos inseridos nos disjuntores eletrônicos podem ser dotados das seguintes proteções Proteção contra sobrecarga atuando na curva de tempo inverso longa Proteção contra curtocircuito atuando na curva de tempo inverso ou tempo definido Proteção contra curtocircuito instantâneo e tempo de atuação ajustável Proteção para defeitos monopolares Proteção contra tensão residual Proteção direcional contra curtocircuito com tempo ajustável Proteção contra potência ativa reversa Proteção contra desequilíbrio de tensão Proteção contra sub e sobretensão Proteção contra sub ou sobrefrequência Memória térmica Além das funções de proteção anteriormente mencionadas os disjuntores eletrônicos podem medir diversos parâmetros do sistema no qual está inserido tais como Medição de tensão corrente fator de potência energia ativa energia reativa energia aparente e componentes harmônicos Registro de eventos Controle de carga utilizando a corrente que circula pelos sensores de corrente do disjuntor Os disjuntores eletrônicos com as características anteriormente mencionadas são fabricados para correntes nominais iguais ou superiores a 400 A Cada tipo de corrente nominal é fornecido com determinada quantidade de funções cabendo ao usuário solicitar outras funções além das funções básicas Normalmente a temperatura de operação dos disjuntores eletrônicos é de 40 ºC Para temperaturas superiores devese reduzir a capacidade de corrente do painel a valores definidos pelo fabricante Os disjuntores eletrônicos também podem operar nas condições nominais apresentadas em catálogo a uma altitude de até 2000 m São dotados de curvas de limitação de corrente de acordo com o modelo e o fabricante Exemplo de aplicação 105 Determinar os ajustes do disjuntor destinado à proteção de um motor de 50 cv 380 VIV polos em regime de funcionamento S1 alimentado por um circuito em condutor unipolar de cobre tipo da isolação PVC de seção igual a 25 mm² instalado em eletroduto embutido no piso O tempo de partida do motor é de 3 s A corrente de curtocircuito no terminal do circuito do motor é de 50 kA A corrente de curtocircuito faseterra vale 4 kA Admitese que a corrente de sobrecarga do condutor ao longo de sua vida útil seja controlada e não superará 100 horas durante 12 meses consecutivos ou 500 horas ao longo da vida útil do condutor De acordo com as condições estabelecidas nas Equações 1010 a 1013 temse 1ª condição Ia Ic Ic 688 A 2ª condição Inc 86 A Tabela 36 método de referência D da Tabela 34 correspondente ao método de instalação 1 Ia Inc Inc 86 A Para atender as condições anteriores o valor da corrente de ajuste do disjuntor vale 688 Ia 688 A Ia 73 A valor assumido 3ª condição Considerando o disjuntor em conformidade com a NBR 5361 pode ser dispensada esta condição Se adotada temse K Ia 145 Inc K 135 Tabela 103 para disjuntores do tipo G 135 73 145 86 985 1247 A condição satisfeita Com base nos limites estabelecidos nas três condições anteriores podese escolher o disjuntor apropriado da Tabela 106 ou seja 3VF31100 A Siemens faixa de ajuste da unidade térmica 6380 A ajustado em 73 A O ajuste da unidade magnética é fixo em 15 In Condição de partida do motor É prudente verificar as condições de disparo do disjuntor durante o processo de partida do motor M IpmIa 64 68873 603 Tpm 3s Rcpn 64 Tabela 64 A partir da curva da Figura 1016 obtémse o tempo de atuação do disjuntor Tad 5s para a classe de disparo de 10 s Logo Tad Tpm condição satisfeita Condição de proteção da isolação do condutor durante os processos de curtocircuito A partir do gráfico da Figura 328 obtémse para uma corrente de curtocircuito Ics 50 kA um tempo de suportabilidade da isolação de PVC do condutor Tsc 16 ciclos 026 s considerandose a seção do condutor Sc 25 mm² Já o disparo do disjuntor é efetuado no tempo de M IcsIa 500073 684 Tad 0013 s Figura 1016 s Figura 1016 Logo Tad Tsc Verificação da capacidade de interrupção do disjuntor 3VF31 Id 65 kA Tabela 106 Figura 1018 Da Equação 1016 temse Ics Ird condição satisfeita 1026 Fusíveis São dispositivos destinados à proteção dos circuitos elétricos e que se fundem quando percorridos por uma corrente de valor superior àquela para o qual foram projetados A Seção 9318 do Capítulo 9 trata com mais detalhes de alguns tipos de fusíveis de maior aplicação em projetos industriais Assim é interessante ao leitor estudar aquela seção Neste capítulo será dada ênfase aos fusíveis do tipo com retardo diazed ou NH de característica aM Os fusíveis atuam dentro de determinadas características de tempo de fusão corrente fornecidas em curvas específicas de tempo inverso de acordo com o projeto de cada fabricante Os pontos fundamentais dessas curvas estão mostrados na Figura 1018 As Figuras 1019 a 1024 apresentam as curvas características de tempo corrente dos fusíveis dos tipos diazed e NH enquanto as Tabelas 107 e 108 fornecem as correntes nominais padronizadas dos fusíveis dos tipos diazed e NH Características tempo corrente dos fusíveis do tipo aM Os fusíveis diazed e NH são dotados de características de limitação de corrente Para correntes elevadas de curto circuito os fusíveis diazed e NH atuam em um tempo extremamente rápido que não permite que a corrente de impulso atinja seu valor máximo Isto pode ser ilustrado na Figura 1025 As Figuras 1026 e 1027 mostram respectivamente as curvas de corte dos fusíveis diazed e NH considerando toda a faixa de corrente de valores nominais comercializados Para uma corrente de curtocircuito inicial por exemplo de 40000 A de valor eficaz o fusível NH de 224 A se romperia quando a corrente atingisse em sua curva ascendente o valor de 20000 A conforme a Figura 1027 Considerandose uma contribuição de 50 do componente de corrente contínua a corrente de impulso ou de pico poderia atingir o valor de 80000 A se o fusível de 224 A não estivesse presente no circuito Para que um fusível atenda a todos os requisitos de proteção contra as correntes de curtocircuito é necessário que ofereça segurança a todos os elementos localizados a jusante de seu ponto de instalação Assim no circuito ilustrado na Figura 1028 o fusível deve proteger a chave seccionadora o contator o relé térmico de sobrecarga e a isolação do condutor A curva de fusão do fusível deve coordenar com a curva de tempo corrente correspondente à limitação térmica admissível para os condutores protegidos A Figura 1029 ilustra os limites de segurança que o fusível oferece a um condutor Neste caso o fusível somente oferece proteção ao condutor para valores de corrente iguais ou superiores a Il Figura 1019 De acordo com a normatização internacional IEC e nacional ABNT há três diferentes tipos de fusíveis Tipo gG utilizados na proteção contra correntes de sobrecarga e curtocircuito Tipos gM e aM utilizados apenas na proteção contra correntes de curtocircuito sendo indicados para proteção de circuitos de motores já que se supõe que haja um dispositivo de proteção de sobrecarga instalado no mesmo circuito Os fusíveis aM são dotados das seguintes características Um fusível aM não deve fundir para correntes menores ou iguais a K1 In Um fusível aM pode fundir para correntes entre K1 In e K2 In desde que o tempo de fusão seja superior ao valor indicado na curva de tempo mínimo de fusão Um fusível aM deve fundir para correntes maiores que K2 In desde que o tempo de fusão seja inferior ao valor indicado na curva de tempo máximo de interrupçãocorrente Zonas de atuação dos fusíveis diazed Figura 1020Zonas de atuação dos fusíveis diazed Figura 1021Zonas de atuação dos fusíveis NH Figura 1022 Figura 1023 Zonas de atuação dos fusíveis NH Zonas de atuação NH 224 Figura 1024 a Zonas de atuação NH 355 Os valores de K1 e K2 estão definidos de acordo com a Figura 1018 Os fusíveis diazed e NH amplamente citados neste livro são do tipo aM isto é indicados para a proteção de circuito de motores 10261 Critérios para a seleção da proteção contra as correntes de curtocircuito As proteções contra as correntes de curtocircuito devem ser selecionadas de acordo com os seguintes critérios Proteção de circuitos terminais de motores A interrupção das correntes de curtocircuito para os condutores que alimentam motores deve ser garantida pelos dispositivos de proteção do circuito terminal Neste caso o motor deve estar provido de proteção contra sobrecarga Para cargas acionadas em regime S1 veja Seção 6313 item a a corrente nominal do fusível deve ser igual ou inferior ao produto da corrente de rotor bloqueado do motor por um fator de multiplicação Inf corrente nominal do fusível em A Ipm corrente de rotor bloqueado ou corrente de partida em A Rcpm relação entre a corrente de partida e a corrente nominal dada na Tabela 64 Inm corrente nominal do motor em A K fator de multiplicação Ipm Inm Rcpm Para Ipm 40 A K 05 Para 40 A Ipm 500 A K 04 Para 500 Ipm K 03 Exemplo de aplicação 106 Determinar a proteção do fusível de um motor trifásico de 50 cv 380 VIV polos Figura 1025 b Tabela 107 Ipm Inm Rcpm Inm 688A Tabela 64 Rcpm 64 Tabela 64 Ipm 688 64 4403 A Da Equação 1020 temse Inf Ipm K K 04 Inf 4403 04 1761 A Da Tabela 108 obtémse Inf 160 A Ilustração das propriedades de limitação de corrente dos fusíveis diazed e NH Proteção dos circuitos de distribuição de motores Quando um agrupamento de motores é alimentado por um circuito de distribuição a determinação da corrente máxima do fusível de proteção deve obedecer aos seguintes critérios Cada motor deve estar provido de proteção individual contra sobrecargas A proteção não deve atuar para qualquer condição de carga normal do circuito A corrente nominal do fusível deve obedecer à Equação 1021 Ipnm corrente de partida do maior motor Σ Inm soma das correntes nominais dos demais motores K fator de multiplicação cujos valores foram definidos anteriormente Correntes nominais dos fusíveis diazed Siemens Tamanho Correntes nominais Tamanho Correntes nominais c d e f Tabela 108 DII 2 DIII 35 4 50 6 63 10 DIVH 80 16 100 20 25 Proteção de circuitos de distribuição de aparelhos A corrente nominal do fusível deve ser igual ou superior à soma das correntes de carga α 1 a 115 Σ Ina soma das correntes nominais dos aparelhos Proteção de circuitos de distribuição de cargas mistas motores e aparelhos É desaconselhável a associação de carga motriz e aparelhos alimentados por um circuito de distribuição Quando não for possível evitar esse tipo de alimentação a corrente nominal do fusível pode ser determinada pela Equação 1023 K valores já definidos nesta seção Proteção de circuitos terminais de capacitores ou banco Inca corrente nominal do capacitor ou banco em A Comportamento do fusível perante a corrente de partida do motor Devese verificar se o fusível não atua para a corrente de partida do motor Para isto é necessário conhecer o tempo de duração da partida Tpm e a corrente de partida que irá atravessar o elemento fusível a qual é função das características construtivas do motor e do tipo de acionamento empregado chave compensadora estrelatriângulo etc Pelos gráficos das Figuras 1019 a 1024 podese determinar o tempo de atuação do fusível Taf tipos diazed e NH conhecendose o valor da corrente de partida do motor Finalmente devese ter Correntes nominais dos fusíveis NH Siemens Tamanho Correntes nominais 000 6 10 16 20 25 35 40 50 60 00 80 100 125 160 1 40 50 63 80 100 125 160 200 224 250 2 224 250 315 355 400 3 400 500 630 800 1000 1250 4 Figura 1026 g h Características da corrente de corte dos fusíveis diazed Siemens Proteção da isolação dos condutores dos circuitos terminais e de distribuição Relativamente ao condutor a integral de Joule que o fusível deixa passar não deve ser superior à integral de Joule necessária para aquecer o condutor desde a sua temperatura para serviço em regime contínuo até a temperatura limite de curtocircuito As Tabelas 109 e 1010 fornecem a integral de Joule máxima que os fusíveis deixam passar Conhecendose a intensidade da corrente de curtocircuito trifásico Ics de valor simétrico determinase pelos gráficos das Figuras 1019 a 1024 o tempo de atuação do fusível Taf A partir dos gráficos das Figuras 326 e 327 respectivamente para condutores isolados em PVC 70 ºC e XLPE ou EPR de fabricação Nexans obtémse o tempo máximo Tsc que a isolação dos condutores suporta quando submetidos à corrente de defeito Ics Devese assegurar que Proteção dos dispositivos de comando e manobra Contator Os contatores devem ser protegidos contra as correntes de falta a jusante de sua instalação Normalmente os fabricantes desses equipamentos indicam a corrente nominal máxima dos fusíveis Infc que devem ser préligados aos contatores a fim de eliminar as correntes de curtocircuito Deve ser garantida a relação seguinte Infc corrente nominal do fusível a ser préligado ao contator Inf corrente nominal do fusível Figura 1027 Figura 1028 Características de corte dos fusíveis NH Siemens Unifilar simplificado Figura 1029 Tabela 109 Curvas tempo corrente do fusível e condutor Relé térmico Os relés térmicos devem ser protegidos contra as correntes de falta a jusante do ponto de sua instalação Normalmente os fabricantes desses equipamentos indicam a corrente nominal máxima dos fusíveis Infr que devem ser pré ligados aos relés a fim de eliminar as correntes de curtocircuito Deve ser garantida a relação seguinte Infr corrente nominal do fusível a ser préligado ao relé Chave seccionadora interruptora Os fabricantes de chaves seccionadoras interruptoras fornecem normalmente a capacidade máxima de corrente que o equipamento poderá suportar diante da ocorrência de defeito eou indicam o maior valor da corrente do fusível Infch que deve ser préligado à chave a fim de protegêla adequadamente dos efeitos eletromecânicos das correntes de curtocircuito Deve ser garantida a relação seguinte Infch corrente nominal do fusível a ser préligado à chave Relativamente a esse critério é usado sobretudo o poder de limitação de corrente próprio dos fusíveis de alta capacidade de ruptura que é o caso dos fusíveis dos tipos diazed e NH É interessante observar que existe uma diferença fundamental entre a atuação de fusíveis disjuntores termomagnéticos e contatores acoplados a relés de sobrecarga Os primeiros interrompem diretamente o circuito atuando por destruição do seu elemento fusível tornandose na prática irrecuperáveis os outros dois elementos atuam mecanicamente por meio da sensibilidade dos relés térmico e magnético a eles ligados podendo voltar ao estado de operação alguns instantes depois Integral de Joule dos fusíveis diazed Siemens Corrente nominal Corrente de curto circuito mínima I2t de fusão I2t de interrupção Corrente nominal Corrente de curto circuito mínima I2t de fusão I2t de interrupção Tensão Tensão 220 VCA 380 VCA 440 VCA 220 VCA 380 VCA 440 VCA A A A2s A2s A2s A2s A A A2s A2s A2s A2s 2 36 56 84 98 111 25 650 1690 3000 3500 4000 4 90 32 41 46 51 35 900 3610 5500 6700 7800 6 150 90 138 155 170 50 1300 6250 9800 12000 14000 10 300 336 445 495 530 63 1600 10800 19900 24900 30000 16 350 462 890 1100 1300 80 1900 15745 27000 35000 43500 20 500 1082 1830 2170 2400 100 2800 27040 44500 57500 70000 Tabela 1010 Integral de Joule dos fusíveis NH Siemens Corrente nominal Corrente de curtocircuito mínima I2t de fusão I2t de interrupção Corrente nominal Corrente de curtocircuito mínima I2t de fusão I2t de interrupção Tensão Tensão 220 380 440 220 VCA 380 VCA 440 VCA A A A²s A²s A²s A²s A A A²s A²s A²s A²s 6 210 46 80 105 150 160 7800 60000 118500 149000 223000 10 310 90 180 250 370 200 10500 115000 215000 270000 400000 16 620 300 460 585 880 224 12000 146000 295000 370000 550000 20 840 565 860 1100 1650 250 14000 210000 415000 520000 780000 25 1100 980 1500 1900 2900 315 19000 290000 550000 700000 1050000 32 1450 2200 3400 4300 6400 355 21000 475000 880000 1120000 1700000 40 2100 4000 6000 8200 12100 400 23000 590000 1140000 1430000 2150000 50 2500 6000 9000 11000 16000 500 29000 1000000 1900000 2360000 3500000 63 2800 7700 14000 18000 27000 630 39000 1900000 3500000 4500000 6700000 80 3500 12900 24000 30000 46000 800 54000 3500000 6500000 8300000 12400000 100 4800 24000 45000 57000 85000 1000 72000 6400000 11900000 15100000 22700000 125 6000 36000 69000 86000 130000 1250 96000 11300000 21000000 26700000 40000000 Exemplo de aplicação 107 Determinar a corrente nominal dos fusíveis de proteção dos circuitos terminais e de distribuição mostrados no diagrama da Figura 1030 Os circuitos estão contidos em um eletroduto embutido no piso cuja isolação do condutor é de PVC e são do tipo unipolar O tempo de partida dos motores é de 2 s A carga C é composta de 728 lâmpadas fluorescentes de 110 W com reator de alto fator de potência 40 aparelhos de arcondicionado de 12000 BTU 190 kW e 10 chuveiros elétricos de 3500 W a Corrente de carga dos aparelhos P1 728 110 W 80080 W 80 kW P2 40 19 kW 76 kW P3 10 x 3500 W 35000 W 35 kW Pc 80 76 35 191 kW Fp 1 Σ Ina 191 3 x 038 2902 A Sc 240 mm² Tabela 36 coluna D justificada pela Tabela 34 método de instalação 61A b Corrente de carga motriz Pnm1 30 CV Imm1 433 A Tabela 64 Sc 10 mm² Tabela 36 coluna D justificada pela Tabela 34 método de instalação 61 A Pnm2 50 CV Imm2 688 A Tabela 64 Sc 25 mm² Tabela 36 coluna D justificada pela Tabela 34 método de instalação 61 A c Corrente total da carga Ic 2902 3 x 433 688 4889 A d Seção nominal do condutor de alimentação Sc 2 x 185 mm² Tabela 36 coluna D justificada pela Tabela 34 método de instalação 61 A Inc 2 x 258 A e Corrente nominal dos fusíveis F1F2F3 Para atender às condições estabelecidas na Equação 1020 temse Inf Ipm x K Ipm Inm x Icpm 433 x 68 2944 A K 04 Inf 2944 x 04 Inf 1177 A Inf 100 A Tabela 108 O fusível não deve atuar durante a partida do motor Da Figura 1021 temse Ipm 2944 A Taf 10 s valor mínimo da faixa de atuação do fusível de NH 100 A visto na Figura 1021 De acordo com a Equação 1025 temse Taf Tpm condição satisfeita Figura 1030 Diagrama unifilar O fusível deve proteger a isolação dos condutores Da Figura 328 temse Ics 8 kA Sc 10 mm² Tsc 1 ciclo 0016 s A partir do gráfico da Figura 1021 temse Ics 8 kA Taf 001 s De acordo com a Equação 1026 temse Taf Tsc condição satisfeita De acordo com a Tabela 101 o condutor de 10 mm² e com isolação PVC tem como integral de Joule o valor de 1322 x 10³ A² s Na Tabela 1010 podese observar que o fusível NH 100 A deixa passar em 380 V uma integral de Joule de 57000 A² s muito inferior à capacidade do condutor e portanto protegendoo Esta é outra forma de verificar a suportabilidade da isolação do cabo protegido por determinado fusível O fusível deve proteger o contator Pnm 30 cv contator 3TF46 45 A Tabela 915 Infc 100 A De acordo com a Equação 1027 temse Inf Infc condição satisfeita O fusível deve proteger o relé térmico Pnm 30 cv Relé térmico 3UA58002F Tabela 102 Inff 100 A De acordo com a Equação 1028 temse Inf Inff condição satisfeita f Corrente nominal do fusível F4 Rcpm 64 Tabela 64 Inm 688 A Tabela 64 Ipm 688 x 64 4403 A K 04 Inf 4403 x 04 Inf 1761 A Inf 160 A Tabela 108 O leitor deve seguir a mesma sequência de cálculo anterior para verificar as condições operacionais do fusível g Corrente nominal do fusível F5 Inf a x Σ Ina a 115 valor adotado Inf 115 x 2902 Inf 3337 A Inf 355 A Tabela 108 O fusível deve proteger a isolação dos condutores Pelo gráfico da Figura 328 temse Ics 8 kA Sc 240 mm² Tsc 100 ciclos 166 s A partir do gráfico da Figura 1024 temse Ics 8000 A Taf 001 s valor mínimo de atuação do fusível Taf Tsc condição satisfeita O fusível deve proteger a chave seccionadora Inm Σ Ina 2902 A Isec 115 x Inm 115 x 2902 3337 A Inch 382 A380 V tipo S32 6303 Tabela 914 Da Tabela 914 obtémse o fusível máximo que deve ser préligado à chave Infch 630 A Inf Infch condição satisfeita h Corrente nominal do fusível F6 Inf Ippm x K Σ Inm Σ Ina Inf 688 x 64 x 04 3 x 433 2902 Inf 5962 A Inf 500 A tamanho 3 de acordo com a Tabela 108 O fusível deve proteger a isolação do condutor 2 x 185 mm² De acordo com a Equação 319 temse Tsc 034 x 185 x log 234 160 234 70 4 Tsc 278 s A corrente de defeito por condutorfase vale Ics 8000 2 4000 A A partir do gráfico da Figura 1022 temse Ics800024000 A Taf4 s limite superior da faixa do fusível Da Equação 1026 temse Taf Tsc condição satisfeita De acordo com a Tabela 101 o condutor de cobre de 185 mm2 com isolação PVC tem como integral de Joule o valor de 452625 103 A2 s Na Tabela 1010 podese observar que o fusível NH 500 A deixa passar em 380 V uma integral de Joule de 2360 1032 A2 s 1180 103 A2 s por condutor portanto muito inferior à capacidade do condutor O fusível deve proteger a chave seccionadora Isec 115 3 433 688 2902 5622 A Isec870 A380 V tipo S32 12503 Tabela 914 A partir da Tabela 914 temse Infch1250 A Tabela 914 O fusível não deve atuar para a partida do motor de maior corrente Do gráfico da Figura 1022 temse Ipm4403 A Taf 10000 s Da Equação 1025 temse Taf Tpm condição satisfeita 10262 Proteção de circuito com dois ou mais condutores paralelos por fase Quando as correntes de carga são muito elevadas podem ser utilizados dois ou mais condutores elétricos em cada fase Na prática é costume dos projetistas e notadamente dos profissionais instaladores utilizarem cabos elétricos com seção não superior a 400 mm2 devido à pouca flexibilidade desses condutores dificuldade de conexão dos condutores aos barramentos dos quadros de comando necessidade de muito espaço para realizarem o raio de curvatura nas bandejas prateleiras etc Assim utilizando vários condutores em cada fase tornase mais fácil o manuseio dos mesmos Isso normalmente ocorre na alimentação dos QGFs CCMs para grande motores elétricos ou no suprimento de grandes cargas No entanto o uso de condutores em paralelo por fase cria algumas situações que devem ser analisadas As correntes distribuídas entre os condutores de uma mesma fase assumem valores muito diferentes podendo essa diferença entre a menor e a maior corrente atingir cerca de 30 devido às reatâncias mútuas entre os condutores As impedâncias dos condutores que compõem cada fase assumem valores diferentes em virtude das diferenças de temperatura entre eles afetando a resistência elétrica bem como e principalmente devido às variações das reatâncias existentes em cada condutor de fase em função dos efeitos mútuos do campo magnético reatâncias mútuas Dificuldades físicas de realizar medições por meio de registradores digitais dotados de alicates amperimétricos mesmo de grande capacidade de corrente 10263 Proteção contra sobrecargas de condutores em paralelo 102631 Corrente de carga equilibrada entre os condutores do grupo em paralelo Se a corrente de carga se distribui em valores praticamente iguais nos condutores em paralelo devido à sua forma de instalação a proteção contra sobrecarga pode ser feita por um único dispositivo de proteção contra sobrecarga protegendo todos os condutores da fase Neste caso basta que se estabeleçam as seguintes condições Ick Inp Inck 1030 Ick corrente de carga que irá circular no conjunto de condutores Inp corrente nominal ou de ajuste do dispositivo de proteção único Inck capacidade de corrente de cada condutor do grupo de condutores em paralelo Para que as correntes sejam distribuídas praticamente iguais nos condutores em paralelo de uma fase é necessário que seu arranjo na bandeja prateleira etc esteja em conformidade com os arranjos mostrados nas Figuras 324 e 325 respectivamente para condutores em posição plana e em trifólio Assim quando os condutores são normalmente instalados em um plano no interior dos dutos anteriormente referidos obedecem à seguinte formação a fim de permitir uma distribuição de corrente uniforme RST TSR RST e assim sucessivamente No entanto se os condutores estão em diferentes planos devese arranjálos na seguinte formação 1o plano RST TSR 2o plano RST TSR 3o plano RST TSR Exemplo de aplicação 108 Uma subestação industrial é composta por dois transformadores de 1000 kVA1380440 V alimentando um QGF de onde deriva um circuito com capacidade de 1250 kVA Determinar a seção dos condutores desse circuito limitada a 240 mm2condutor Sabese que os condutores são isolados em PVC e estão instalados em uma bandeja metálica não ventilada em camada única Corrente de carga nominal A corrente de carga que irá circular em cada um dos seis condutores inicialmente previstos vale Corrente corrigida pelo fator de agrupamento Para a tentativa de utilizar seis condutoresfase obtémse da Tabela 315 o fator de correção de agrupamento que vale 072 ou seja seis circuitos a três condutores Número de condutores em paralelo por fase coluna C da Tabela 36 Corrente de ajuste da proteção de sobrecarga Será adotado o disjuntor 3WN6 2000 A faixa de ajuste da unidade temporizada 800 a 2000 conforme a Tabela 106 De acordo com a Equação 1030 temse Σ Inck N Inc 6 403 2418 A Ic Ick 1640 A correntes distribuídas praticamente uniformes entre os condutores Ick Inp Σ Inck 1640 Inp 2418 A Logo o ajuste da unidade temporizada será 102632 Corrente de carga desequilibrada entre os condutores do grupo em paralelo No entanto se o desequilíbrio da corrente de carga for superior a 10 entre a maior e a menor corrente entre os condutores do grupo em paralelo podemse utilizar as proteções individuais em cada condutor conforme se mostra na Figura 1031 Neste caso cada condutor assume parte da corrente No caso a corrente de sobrecarga dividese de forma proporcional à corrente conduzida por cada condutor do grupo em paralelo Para se determinar o valor de cada corrente que circula em cada condutor do grupo em paralelo é necessário realizar medição por meio de registradores gráficos e escolher os valores de corrente máximos que determinam o valor da carga total No entanto na fase de projeto é necessário determinar os valores das impedâncias de cada condutor do grupo em paralelo e distribuir as correntes de forma inversamente proporcional aos valores das impedâncias Esta não é uma tarefa fácil Ainda não existem métodos normalizados de avaliação dessas impedâncias cujos valores dependem fundamentalmente do arranjo dos cabos no interior do duto normalmente canaleta embutida no piso bandeja e escada para cabos A determinação da corrente de um condutor k parte do grupo de condutores em paralelo dáse pela Equação 1031 Ick corrente no condutor k Z1 Z2ZkZm impedâncias do condutor 1 a m na condição de instalação definida em projeto e determinadas por cálculo Para a determinação dos dispositivos de proteção individuais para cada condutor do grupo devemse atender aos seguintes requisitos Ick corrente de carga do condutor k Inpk corrente nominal ou de ajuste da proteção do condutor k Icnk capacidade de corrente nominal do condutor k Exemplo de aplicação 109 Considerar o Exemplo de aplicação 108 Neste caso os cabos foram arranjados de forma que as correntes nos condutores de uma mesma fase estão desequilibradas registrandose os seguintes valores pela medição com registradores de demanda R1 320 A S1 330 A T1 333 A disjuntor D1 R2 245 A S2 255 A T2 240 A disjuntor D2 R3 222 A S3 225 A T3 230 A disjuntor D3 R4 205 A S4 210 A T4 220 A disjuntor D4 R5 258 A S5 252 A T5 234 A disjuntor D5 R6 317 A S6 321 A T6 312 A disjuntor D6 Como há diferença de correntes entre condutores que ultrapassa 10 devese instalar uma proteção individual por condutor por fase Capacidade máxima de corrente do cabo 240 mm2 Para sua particular condição de instalação com seis circuitos a três condutores agrupados Imc072 403290 A Logo se percebe pelas medidas efetuadas que alguns condutores operam acima de sua capacidade nominal Assim é necessário substituir os condutores atuais de 240 mm2 por condutores de 300 mm2 Capacidade máxima de corrente do cabo 300 mm2 A capacidade máxima de corrente para a condição de agrupamento de seis condutores vale Imc072 464334 A Correntes de carga por fase Rt1567 A St1593 A Tt1569 A Correntes de ajuste dos dispositivos de proteção de cada condutor Serão utilizados seis disjuntores do tipo 3VF52 400 A faixa de ajuste 315 a 400 A em conformidade com a Tabela 106 A ligação dos disjuntores é semelhante ao que se observa na Figura 1034 no caso somente três disjuntores Disjuntor D1 333 Inpk 334 Inpk334 A Disjuntor D2 255 Inpk 334 Inpk334 A Disjuntor D3 230 Inpk 334 Inpk334 A Disjuntor D4 220 Inpk 334 Inpk334 A Disjuntor D5 258 Inpk 334 Inpk334 A Disjuntor D6 321 Inpk 334 Inpk334 A Logo a corrente de ajuste da unidade térmica temporizada de todos os disjuntores será Inpk334 A Quando se empregam vários condutores em paralelo por fase é necessário adotar medidas de proteção a fim de garantir a integridade dos condutores durante os processos de curtocircuito 10264 Proteção contra curtoscircuitos de condutores em paralelo A proteção contra curtoscircuitos pode ser utilizada de duas formas relacionadas a seguir 102641 Proteção única para todos os condutores em paralelo de cada fase Neste caso é necessário determinar se a proteção única é sensível a um defeito em quaisquer dos condutores do grupo Isso pode ser realizado tomandose a corrente de curtocircuito que circula em cada condutor em paralelo do grupo e verificar se a proteção atua em um tempo inferior ao tempo de suportabilidade térmica do cabo conforme os gráficos das Figuras 328 e 329 ou empregar a Equação 319 Se essa condição não for satisfeita é necessário utilizar a proteção individual em cada condutor em paralelo do grupo conforme a Figura 1031 102642 Proteção individual para cada condutor do grupo em paralelo Ao se adotar a proteção individual em um projeto elétrico é necessário seguir alguns princípios Para dois condutores em paralelo por fase devese utilizar um dispositivo de proteção na origem de cada condutor neste caso há realimentação da corrente de curtocircuito pelo condutor não atingido conforme observado na Figura 1032 Para três ou mais condutores em paralelo por fase devese utilizar um dispositivo de proteção na origem de cada condutor e outro dispositivo na extremidade do referido condutor ou seja na carga conforme mostrado nas Figuras 1031 e 1033 Se considerar um curtocircuito no ponto A mostrado na Figura 1033 a proteção P3 deve atuar sensibilizada pela corrente I3 Porém a corrente de curtocircuito irá alimentar o ponto de defeito por meio dos dois condutores não atingidos Assim a corrente irá atravessar a proteção P6 que deve também ser sensibilizada por esta corrente isolando definitivamente o ponto defeituoso Quando a proteção é feita individualmente devemse conectar adequadamente os condutores nos seus respectivos dispositivos de proteção sejam eles fusíveis ou disjuntores No caso por exemplo de três condutores em paralelo por fase devem ser utilizados três disjuntores de proteção individual e os condutores devem ser conectados na seguinte forma R1S1T1 R2S2T2 R3S3T3 em conformidade com a Figura 1034 Figura 1031 Figura 1032 Na maioria das situações práticas chegase a resultados favoráveis de instalação de uma proteção única principalmente se são adotados condutores de seções superiores a 120 mm2 e disjuntores com unidades magnéticas de rápida temporização Condutores em paralelofase Dois condutores em paralelo em curto Fonte Icc Seccionador I1 P1 I2 P2 I3 P3 A I4 P4 P5 P6 Figura 1033 Três condutores em paralelo em curtocircuito Figura 1034 Disposição dos cabos paralelos no disjuntor Exemplo de aplicação 1010 Considerar o Exemplo de aplicação 108 Foram utilizados seis condutores por fase de seção igual a 240 mm2 Determinar o valor da proteção definindo se a mesma deve ser única ou individual para cada um dos seis condutores em paralelofase A corrente de curtocircuito faseterra na extremidade da carga servida pelo alimentador em questão vale 22 kA Determinação da proteção inicialmente única De acordo com a Equação 319 e utilizandose o disjuntor 3WN6 2000 A faixa de ajuste de 800 a 2000 ajustado em 1700 A temse Ajuste da unidade magnética 10 Iaj 10 1700 17000 A Ajuste da classe de tempo de disparo da unidade magnética 80 ms veja Figura 1017 Tempo de disparo da unidade magnética Ift 22000 A 10 Iaj Tadm 013 s veja Figura 1017 Tempo de suportabilidade térmica do cabo Logo Tsc Tadm condição satisfeita Neste caso a proteção pode ser única para todos os condutores Exemplo de aplicação 1011 Uma subestação industrial é composta por dois transformadores de 1000 kVA1380440 V alimentando um QGF de onde deriva um circuito com capacidade de corrente de 1250 kVA Determinar a seção dos condutores desse circuito limitada a 95 mm2condutor Os condutores estão instalados em três bandejas metálicas não ventiladas em camada única A corrente de curtocircuito fase e terra na extremidade da carga servida pelo alimentador em questão vale 22 kA Corrente de carga nominal Corrente corrigida pelo fator de agrupamento Para uma tentativa de utilizar 12 condutoresfase obtémse da Tabela 315 o fator de correção de agrupamento que vale 070 ou seja 12 circuitos a três condutores Capacidade dos condutores em paralelo por fase Determinação da proteção única unidades térmica e magnética De acordo com a Equação 319 e utilizandose o disjuntor 3WN6 2000 A faixa de ajuste da unidade térmica de 1000 a 2500 A ajustado em 1700 A temse Ajuste da classe de tempo de disparo da unidade magnética 400 ms veja Figura 1017 Tempo de disparo do disjuntor na unidade magnética Ift 129 In Tadm 048 s classe de disparo 400 A Tempo de suportabilidade térmica do cabo a Logo Tsc Tadm condição não satisfeita Neste caso podem ser adotadas três alternativas Instalar proteções individuais Reduzir o ajuste da classe de tempo de disparo do disjuntor para 20 ms tendose por consequência Tadm 005 s portanto obtendose a condição satisfeita de Tsc Tadm Adotar condutores de maior seção transversal De todas as alternativas a melhor seria adotar a última pois permitiria aplicar uma única proteção contra curtoscircuitos 1027 Comportamento dos condutores em regime transitório O comportamento dos condutores em regime transitório pode ser analisado de acordo com os seguintes procedimentos Condutor isolado com início de operação a uma temperatura ambiente de 30 ºC A limitação da duração da corrente de sobrecarga vale Tsb tempo necessário para que determinado condutor atinja uma temperatura de sobrecarga definida ao ser percorrido por uma corrente de sobrecarga considerandose o condutor a uma temperatura igual à ambiente ln logaritmo neperiano Kt constante de tempo Rs relação de sobrecarga dada na Equação 1034 Rst relação de temperatura dada na Equação 1035 Ic corrente de carga em A Inc corrente nominal do condutor em A Ts temperatura de sobrecarga térmica em ºC Ta temperatura ambiente em ºC Tmc temperatura máxima de serviço contínuo do condutor isolado em ºC Os valores das temperaturas máximas para o serviço contínuo sobrecarga e de curtocircuito estão definidos na Tabela 35 O valor de Kt é dado pela Equação 1036 Sc seção do condutor isolado em mm2 b a b Tabela 1011 β coeficiente de linha dado na Tabela 1011 Condutor isolado com início de operação a uma temperatura máxima de regime contínuo A limitação da duração da corrente de sobrecarga vale Para satisfazer à condição limite de sobrecarga estabelecida na Equação 1037 o valor Rs na Equação 1034 vale K fator de sobrecarga A partir desta condição os valores correspondentes de Tsb dados pelas Equações 1033 e 1037 valem respectivamente Condutor isolado a uma temperatura inicial de trabalho de 30 ºC Condutor isolado a uma temperatura inicial máxima de regime Coeficientes de linha β Tipo de linha Condutor de cobre Isolação de PVC Isolação de XLPE ou EPR 2 condutores carregados 3 condutores carregados 2 condutores carregados 3 condutores carregados A 110 105 150 135 B 135 120 180 160 C 150 135 190 170 D 175 145 210 175 E 170 145 210 180 F 170 145 210 180 Exemplo de aplicação 1012 Determinar o tempo máximo para o condutor de isolação PVC atingir sua temperatura de sobrecarga de regime quando alimentado por um transformador de 150 kVA13800440 V em operação e que deve ser sobressolicitado por uma carga igual a 155 de sua potência nominal por tempo limitado O circuito está instalado isoladamente em um eletroduto embutido no piso tipo de linha A e a temperatura ambiente é de 30 ºC Aplicandose a Equação 1033 temse Tsb Kt lnRs2 Rs2 Rst s Inm 196 A corrente nominal do transformador Sc 120 mm2 seção do condutor de fase do circuito do transformador Inc 203 A Tabela 36 coluna D justificada pela Tabela 34 método de instalação 61A Ta 30 ºC Ts 100 ºC Tabela 35 Tmc 70 ºC Tabela 35 Ic 155 196 3038 A O valor de Rs é definido pela Equação 1034 Rs Ic Inc 3038 203 149 O valor de Rst é definido pela Equação 1035 Rst Ts Ta Tmc Ta 100 30 70 30 175 β 105 Tabela 1011 Kt 104 β2 07 Sc075 08 Sc05 04 Sc025 Kt 104 1052 07 120075 08 12005 04 120025 Kt 3217 Tsb 3217 ln1492 1492 175 Tsb 4994 s Tsb 1h 23 min Logo o tempo máximo de sobrecarga acima da qual prejudicará a isolação do condutor será de 1h 23 min Seletividade amperimétrica Seletividade cronométrica Seletividade lógica 10281 Seletividade amperimétrica Os procedimentos desse tipo de seletividade fundamentamse no princípio de que as correntes de curtocircuito crescem à medida que o ponto de defeito aproximase da fonte de suprimento Esse princípio é particularmente aplicado aos sistemas de baixa tensão em que as impedâncias dos condutores são significativas Nos sistemas de transmissão de curta distância as correntes de defeito não apresentam grandes variações nos diferentes pontos de falta o que dificulta a aplicação desses procedimentos A seletividade amperimétrica é caracterizada pela diferença das correntes de ajuste entre duas proteções consecutivas em função dos níveis das correntes de curtocircuito A Figura 1035 mostra uma aplicação de seletividade Para uma corrente de defeito no ponto A de valor igual a Ics e valores de ajuste das proteções P1 e P2 respectivamente iguais Ip1 e Ip2 a seletividade amperimétrica estará satisfeita se ocorrer que Ip1 Ics Ip2 Para se obter êxito na seletividade amperimétrica os ajustes das proteções envolvidas devem seguir os seguintes princípios A primeira proteção a montante do ponto de defeito deve ser ajustada a um valor inferior à corrente de curtocircuito ocorrida dentro da zona protegida isto é Ip2 08 Ics As proteções situadas fora da zona protegida devem ser ajustadas com valores superiores à corrente de curtocircuito isto é Ip1 Ics A seletividade amperimétrica em baixa tensão pode ser obtida utilizandose disjuntores termomagnéticos ou somente magnéticos com diferentes correntes de atuação dos disparadores magnéticos A seletividade amperimétrica pode ser obtida facilmente com a aplicação de fusíveis de diferentes correntes nominais desde que as curvas de disparo tenham as mesmas características 10282 Seletividade cronométrica Os procedimentos desse tipo de seletividade fundamentamse no princípio de que a temporização intencional do dispositivo de proteção próximo ao ponto de defeito seja inferior à temporização intencional do dispositivo de proteção a montante A diferença dos tempos de disparo de duas proteções consecutivas deve corresponder ao tempo de abertura do disjuntor acrescido de um tempo de incerteza de atuação das referidas proteções Essa diferença denominada intervalo de coordenação é assumida com valores entre 03 e 05 s Para melhor entender essa conceituação observar a Figura 1036 na qual se admite um intervalo de coordenação de 04 s Um curtocircuito na barra D resulta em uma corrente de valor Ics que atravessa todas as proteções em série do circuito A proteção P4 tem um retardo próprio de 01 s atuando na sua unidade instantânea Já a proteção P3 sofreu um ajuste de 05 s enquanto as proteções P2 e P3 foram ajustadas respectivamente em 09 e 13 s para a mesma corrente Em função do tipo de proteção adotada na exemplificação anterior os ajustes podem ser de forma dependente ou independente da corrente No primeiro caso a proteção atua seguindo uma curva tempo corrente conhecida como curva de tempo inverso Já na segunda hipótese a proteção atua por tempo definido As Figuras 1037 e 1038 exemplificam respectivamente as duas formas de atuação da proteção cada uma delas de acordo com as especificações do dispositivo adotado Esse tipo de seletividade é o mais usado em projetos de instalações industriais em função dos dispositivos normalmente empregados que são os disjuntores termomagnéticos e os fusíveis NH ambos caracterizados por curvas de tempo inverso Figura 1035 Figura 1036 Porém há de se considerar que esse tipo de seletividade conduz a tempos de atuação da proteção muito elevados à medida que se aproxima da fonte de suprimento conforme podese observar pela Figura 1036 o que traz algumas desvantagens de projeto Seletividade amperimétrica Seletividade cronométrica Figura 1037 Figura 1038 Curva de tempo inverso Curva de tempo definido Nos projetos industriais a concessionária impõe condições de tempo na proteção de fronteira com a planta em função de seu esquema de seletividade Como normalmente esse tempo é de valor reduzido a seletividade do projeto de proteção da indústria pode ficar prejudicada alcançandose tempos superiores àqueles admitidos na proteção de fronteira Se as impedâncias acumuladas nos diferentes barramentos apresentam diferenças apreciáveis isto é as correntes de curtocircuito têm valores muito diferentes podese superdimensionar termicamente os dispositivos de seccionamento barramentos cabos etc principalmente quando se adota a solução da seletividade cronométrica do tipo tempo definido Por admitir a corrente de defeito por um tempo excessivo podemse ter quedas de tensão prejudiciais ao funcionamento das demais cargas Em função do tipo de dispositivo de proteção utilizado podem ser encontradas nos sistemas elétricos as seguintes combinações de proteção Fusível em série com fusível Fusível em série com disjuntor Disjuntor de ação termomagnética em série com fusível Disjuntores em série entre si Cada uma dessas combinações merece uma análise individual para o dimensionamento adequado dos dispositivos que contêm o sistema de proteção 102821 Fusível em série com fusível A seletividade entre fusíveis do mesmo tipo e tamanho imediatamente subsequente pode ser natural A fim de ficar assegurada a seletividade entre fusíveis é necessário que a corrente nominal do fusível protegido fusível a montante seja Figura 1039 Figura 1040 igual ou superior a 160 do fusível protetor fusível a jusante isto é Ifm corrente nominal do fusível protegido isto é a montante Ifj corrente nominal do fusível protetor isto é a jusante Para melhor clareza das posições que os fusíveis ocupam no sistema observar a Figura 1039 A Figura 1040 mostra os tempos que devem ser obtidos na seletividade entre dois fusíveis do tipo NH de 80 e 160 A instalados no circuito da Figura 1041 Para facilitar o dimensionamento de fusíveis em série no que tange à seletividade podemse empregar os valores fornecidos para os fusíveis em série DZDZ e NHNH de fabricação Siemens na Tabela 1012 A seletividade entre fusíveis dos tipos rápido e retardado deve ser feita entre elementos diferenciados de pelo menos uma unidade padronizada As unidades do tipo NH podem ficar submetidas a sobrecorrentes de curta duração aproximadamente 75 do tempo de fusão das mesmas sem que haja alteração nas características do elemento fusível Posição dos fusíveis Curva de seletividade entre fusíveis Figura 1041 Tabela 1012 Fusíveis de 160 A e 80 A em série Tabela de seletividade entre fusíveis Correntes dos fusíveis A NH Diazed Montante Jusante Montante Jusante F1 F2 F1 F2 1250 800 100 63 1000 630 800 500 80 50 630 400 500 315 63 35 400 250 315 200 50 25 250 160 200 125 35 20 160 100 125 80 25 16 100 63 80 50 20 10 63 40 50 32 16 6 40 25 a b a 32 20 10 4 25 16 20 10 6 2 16 6ADZ 10 4ADZ 6 2ADZ 102822 Fusível em série com disjuntor de ação termomagnética Faixa de sobrecarga A seletividade é garantida quando a curva de desligamento do relé térmico do disjuntor não corta a curva do fusível como se pode observar na Figura 1042 cuja proteção dos dispositivos está mostrada na Figura 1043 Faixa de curtocircuito Na faixa característica da corrente de curtocircuito para se obter seletividade é necessário que o tempo de atuação do fusível seja igual ou superior em 50 ms ao tempo de disparo do disjuntor por meio de sua unidade magnética isto é Taf tempo de atuação do fusível em ms Tad tempo de atuação do disjuntor em ms Um caso particular de fusível em série com disjuntor e muito frequentemente empregado é aquele em que se deseja proteger o disjuntor contracorrentes elevadas de curtocircuito cujo valor seja superior à sua capacidade de ruptura Utilizase neste caso a propriedade dos fusíveis dos tipos diazed e NH de limitação da corrente de crista Pelos gráficos das Figuras 1026 e 1027 podese observar entretanto que para correntes muito elevadas o fusível não mais responde a esta característica 102823 Disjuntor de ação termomagnética em série com fusíveis Faixa de sobrecarga Considerando a faixa de sobrecarga a seletividade é garantida quando a curva de desligamento do relé térmico do disjuntor não corta a do fusível como se pode observar na Figura 1044 cuja posição dos dispositivos está mostrada na Figura 1045 Figura 1042 Figura 1043 Figura 1044 Figura 1045 b Fusível em série com o disjuntor Posições do fusível e disjuntor Disjuntor em série com fusível Posições do disjuntor e do fusível Faixa de curtocircuito a b Figura 1046 Na faixa característica de corrente de curtocircuito para se obter seletividade é necessário que o tempo de atuação do relé eletromagnético do disjuntor seja igual ou superior em 100 ms ao tempo de disparo do fusível ou seja 102824 Disjuntor em série com disjuntor Faixa de sobrecarga Considerando a faixa de sobrecarga a seletividade é garantida quando as curvas dos dois disjuntores não se cortam conforme pode ser visto na Figura 1046 cuja posição dos dispositivos está mostrada na Figura 1047 Faixa de curtocircuito Cuidados devem ser tomados quanto à posição que os disjuntores ocupam no sistema em função das correntes de curto circuito Deste modo devese garantir que a capacidade de ruptura dos disjuntores seja compatível com as correntes de defeito sob pena de eles serem afetados térmica e dinamicamente durante a operação de disparo Na prática para que se tenha garantia de seletividade perante as correntes de curtocircuito é necessário que se estabeleçam as seguintes condições conforme pode ser observado na Figura 1048 Disjuntor em série com disjuntor O tempo de atuação do relé eletromagnético do disjuntor instalado no ponto mais próximo da fonte deve ser igual ou superior em 150 ms ao tempo de atuação do relé eletromagnético do disjuntor instalado a jusante ou seja Tad1 tempo de atuação do disjuntor D1 em ms Tad2 tempo de atuação do disjuntor D2 em ms As correntes que caracterizam as ações das unidades térmicas e magnéticas dos disjuntores devem satisfazer as seguintes condições Iad1 corrente de atuação do relé eletromagnético do disjuntor D1 Iad2 corrente de atuação do relé eletromagnético do disjuntor D2 Figura 1047 Figura 1048 a b Quando as correntes de curtocircuito nos pontos de instalação dos disjuntores são bastante diferentes de tal modo que a corrente de acionamento do disjuntor a montante do circuito seja superior à corrente de defeito no ponto de instalação do disjuntor a jusante o mais próximo da carga obtémse uma boa seletividade por escalonamento de correntes não sendo mais necessárias as verificações anteriormente explanadas Posição dos disjuntores Disjuntor em série com disjuntor Além do que já foi visto em termos de seletividade devese estudar o caso particular de dois ou mais circuitos de distribuição em paralelo Esta condição é favorável já que as correntes de curtocircuito se dividem igualmente entre os ramos quando estes apresentam impedâncias iguais Podem ser analisados dois casos mais conhecidos na prática Duas alimentações iguais e simultâneas As curvas características dos disjuntores D1 e D2 não devem cortar a curva do disjuntor D3 conforme pode ser observado na Figura 1049 relativa à configuração da Figura 1050 Como a corrente de curtocircuito é dividida pelos dois transformadores as curvas dos relés D1 e D2 devem ser multiplicadas por dois somente na escala das correntes Três alimentações iguais e simultâneas Conforme visto na Figura 1051 as mesmas considerações anteriores podem ser aplicadas adequadamente no caso Figura 1049 Figura 1050 10283 Seletividade lógica Esse conceito de seletividade é mais moderno e surgiu em função dos novos dispositivos de proteção que o mercado oferece Os relés digitais multifunção possibilitaram a aplicação desse novo conceito de seletividade É aplicada em unidades de sobrecorrente de fase e de neutro ou terra tanto em sistemas primários como secundários A seletividade lógica é mais facilmente aplicada em sistemas radiais podendo ser desenvolvida em sistemas em anel quando são utilizados relés de sobrecorrentes direcionais Para que se possa melhor entender o princípio da seletividade lógica observar a Figura 1052 na qual são utilizadas unidades de sobrecorrentes digitais em diferentes níveis de barramento Cada relé digital se conecta a outro por meio de um fio piloto que tem função de conduzir o sinal lógico de bloqueio Disjuntores para alimentação dupla Os princípios básicos de funcionamento da seletividade lógica podem ser resumidos a seguir com a ajuda da Figura 1052 A primeira proteção a montante do ponto de defeito é a única responsável pela atuação do dispositivo de abertura do circuito As proteções situadas a jusante do ponto de defeito não receberão sinal digital de mudança de estado Alimentação dupla Figura 1051 Figura 1052 Alimentação tripla Seletividade lógica As proteções situadas a montante do ponto de defeito receberão os sinais digitais de mudança de estado para bloqueio ou para atuação Cada proteção deve ser capaz de receber um sinal digital da proteção a sua jusante e enviar um sinal digital à proteção a montante e ao mesmo tempo acionar o dispositivo de abertura do circuito As proteções são ajustadas com tempo de 50 a 100 ms Cada proteção é ajustada para garantir a ordem de bloqueio durante um tempo definido pelo procedimento da lógica da seletividade cuja duração pode ser admitida entre 150 e 200 ms Adotando os princípios dos fundamentos anteriores e observando a Figura 1052 podemse desenvolver os seguintes procedimentos para um curtocircuito na barra D ou seja A proteção P4 ordena o bloqueio da proteção P3 por meio do fio piloto de comunicação Ao receber a ordem de bloqueio a proteção P3 ordena o bloqueio da proteção P2 que por sua vez ordena o bloqueio da proteção P1 A proteção P4 faz atuar o dispositivo de abertura do circuito após um tempo de disparo Tp4 que deve ser igual ao tempo de abertura do dispositivo de interrupção mais o tempo desejado para ajuste da proteção P4 que normalmente varia entre 50 e 100 ms Adotase normalmente o tempo de 50 ms para a proteção mais próxima do ponto de defeito ajustandose as demais proteções para um tempo de 100 ms a b c Para uma eventual falha da proteção P4 a abertura do dispositivo de proteção de retaguarda seria solicitada a atuar no caso a proteção P3 após o tempo de duração da ordem de bloqueio emitido por P4 normalmente fixado entre 150 e 200 ms cujo valor é ajustado na proteção responsável que envia o sinal de ordem de bloqueio Ainda analisando a Figura 1052 para uma falta na barra C a seletividade lógica assume as seguintes condições A proteção P4 não recebe nenhuma informação das demais unidades A proteção P2 recebe ordem de bloqueio da proteção P3 que ordena o bloqueio de P1 Com a ordem de bloqueio da proteção P2 a proteção P3 faz atuar o dispositivo de abertura correspondente em um tempo dado pelo tempo de abertura do dispositivo de interrupção 1029 Proteção de motores elétricos Os motores elétricos peças fundamentais de um projeto de instalação elétrica industrial devem merecer cuidados especiais quanto à proteção individual ou em grupo a eles aplicada Os motores elétricos quando submetidos a condições anormais durante o período de funcionamento devem ser imediatamente separados do circuito de alimentação Assim essas anormalidades podem ser divididas em diferentes tipos sendo cada uma delas prejudicial à máquina conforme o tempo de duração sobrecarga contínua sobrecarga intermitente redução da tensão de alimentação tensão de alimentação elevada rotor bloqueado temperatura ambiente elevada circulação deficiente do meio circulante variação da frequência da rede funcionamento com correntes desequilibradas funcionamento com ausência de uma fase Como já foi estudada anteriormente a proteção dos motores tinha por base o uso dos relés de sobrecarga bimetálicos Apesar de ser a proteção mais empregada em motores de utilização industrial o mercado oferece várias outras opções a seguir analisadas Relé falta de fase Esse dispositivo deve ser aplicado sempre após qualquer outro dispositivo que possa operar de forma monopolar já que ele é sensível à ausência de fase do sistema desde a fonte até o seu ponto de instalação Normalmente atua sobre o contator de manobra do motor Relé digital de proteção multifunção São relés numéricos ligados a transformadores de corrente conectados à rede de alimentação do motor A corrente de entrada é constantemente monitorada por um microprocessador Oferecem proteção ao motor contra sobrecorrente falta de fase inversão de fase desbalanceamento de fase e rotor travado Sondas térmicas e termistores São detectores térmicos dependentes da temperatura constituídos de lâminas bimetálicas que acionam um contato normalmente fechado São ligadas em série com o circuito de comando do contator Os termistores são também detectores térmicos compostos de semicondutores cuja resistência varia em função da temperatura podendo ser ligados em série ou em paralelo com o circuito de comando do contator São localizados internamente ao motor embutidos nos enrolamentos Podem ser do tipo PTC ou NTC Os protetores PTC apresentam coeficientes positivos de temperatura muito elevados e são instalados nas cabeças dos bobinados correspondentes ao lado da saída do ar refrigerante Quando a temperatura do enrolamento ultrapassa a temperatura máxima permitida para o nível de isolamento considerado os detectores aumentam abruptamente sua resistência elétrica provocando a atuação de um relé auxiliar responsável pela abertura da chave de manobra do motor Os protetores NTC apresentam coeficientes de temperatura negativa isto é quando aquecidos a uma temperatura superior à máxima permitida sua resistência reduzse abruptamente provocando a atuação de um relé auxiliar responsável pela abertura da chave de manobra do motor Os detectores PTC são utilizados em motores de fabricação seriada quando é conhecida previamente a imagem térmica do motor antes de sua fabricação motores de fabricação sob encomenda Apesar de aparentemente serem elementos de proteção de alta confiabilidade não são eficientes quando os motores estão submetidos a determinadas condições de trabalho tais como rotor travado desequilíbrio de corrente e partidas prolongadas Como os termistores são instalados no estator o fluxo de ar refrigerante que passa no entreferro impede a transferência do calor do rotor para o lado do estator mascarando a avaliação dos termistores Desta forma o rotor pode sofrer aquecimento elevado sem que o termistor seja sensibilizado A eficiência dos termistores está associada à supervisão da temperatura do estator de longa duração 10291 Sobrecarga contínua Nos motores elétricos geralmente o estado de aquecimento estacionário é atingido depois de algumas horas de funcionamento contínuo o que lhes garante uma vida útil de pelo menos 20 anos Para 10 de aquecimento adicional a vida do motor pode cair de 20 para 10 anos A proteção com relés térmicos de sobrecarga é apropriada para esse tipo de comportamento operacional dos motores desde que a temperatura ambiente seja a mesma para o relé térmico e o motor 10292 Sobrecarga intermitente Caracterizase por partidas e frenagens com frequência demasiada como no caso dos guindastes A proteção com relés térmicos tornase adequada à medida que se conheça exatamente o regime de sobrecarga do motor ajustandose seu valor de atuação de forma a não interferir na operação da máquina e observandose que a temperatura do enrolamento do motor não seja excedida pela sobrecarga que o relé térmico permitiria Se não há informações seguras do regime de operação do motor o uso da proteção térmica tenderia a prejudicar operacionalmente a máquina sendo neste caso mais conveniente suprimir a referida proteção evitandose assim desligamentos intempestivos 10293 Redução da tensão de alimentação Considerando a instalação do motor em um ponto do circuito em que a tensão está abaixo das condições nominais previstas as características destes são alteradas de acordo com os seguintes itens O conjugado de partida diminui com o quadrado da tensão aplicada A corrente de partida cai proporcionalmente à redução de tensão A corrente a plena carga aumenta A corrente rotórica aumenta na mesma proporção O fator de potência aumenta As perdas estatóricas e rotóricas em geral também aumentam aquecendo o enrolamento A velocidade diminui acarretando deficiências indesejáveis de ventilação Devido ao aumento da corrente de carga o relé térmico pode ser sensibilizado e proteger adequadamente o motor desde que não haja interferência da temperatura do meio ambiente A proteção com sonda térmica e termistor também é eficaz Uma alternativa recomendada é o uso de relés de subtensão comandando o dispositivo de abertura do motor 10294 Tensão de alimentação elevada Considerando a instalação do motor em um ponto do circuito em que a tensão está acima das condições nominais previstas as características deste são alteradas de acordo com os seguintes itens O conjugado de partida aumenta com o quadrado da tensão A corrente de plena carga diminui O conjugado máximo aumenta com o quadrado da tensão O fator potência diminui As perdas rotóricas em geral e as perdas estatóricas diminuem A velocidade aumenta ligeiramente melhorando as condições de troca de calor Os esquemas de proteção convencionais não são suficientes para desligar o motor da rede Neste caso é utilizado frequentemente o relé de sobretensão o que só se justifica em motores de potência elevada Quanto aos motores recuperados sem resguardar as características originais e dentro de técnicas inadequadas esta e outras condições podem ser drasticamente alteradas não mais o motor respondendo às condições previstas em norma o que é muito comum ocorrer em motores recuperados nas oficinas de reparo em instalações industriais 10295 Rotor bloqueado Embora o fusível do tipo limitador de corrente diazed e NH não seja designado para esta tarefa pode oferecer a proteção desejada Os relés térmicos são bastante eficientes condicionados à temperatura ambiente como anteriormente mencionado As sondas térmicas e os termistores não são proteções seguras para o rotor 10296 Temperatura ambiente elevada A proteção que oferece mais segurança é o uso das sondas térmicas e dos termistores A proteção com relés térmicos depende da localização dos relés isto é se estão no mesmo ambiente do motor ou em outro ambiente 10297 Circulação deficiente do meio refrigerante Caracterizase normalmente pela falta de ventilação natural ou forçada do ambiente em que o motor está operando A proteção adequada é dada por meio de sondas térmicas e termistores 10298 Variação da frequência da rede Apesar de pouco comum nos sistemas de distribuição das concessionárias de energia elétrica em regime normal de operação as variações de frequência originam as seguintes alterações nas características dos motores A potência praticamente não varia O conjugado varia inversamente com a frequência A velocidade angular e as perdas variam na mesma proporção Se o motor for submetido a uma frequência inferior à sua nominal como a velocidade diminui consequentemente diminui a taxa de dissipação de calor sobreaquecendo os enrolamentos perante carga nominal Nestas condições podem ser empregadas as sondas térmicas e termistores Se a frequência for superior à nominal então o motor não sofrerá nenhum prejuízo de ordem térmica 10299 Funcionamento com correntes desequilibradas Como já foi explanado no Capítulo 6 o desequilíbrio das correntes de fase provoca efeitos térmicos danosos ao motor quando este opera com carga próxima ao seu valor nominal ou superior Neste caso o campo de sequência negativa induz correntes nas barras do rotor com a frequência duas vezes superior ao valor nominal ou seja 120 Hz Devido ao efeito pelicular da corrente nas barras do rotor este sofre um aquecimento devido à dissipação térmica correspondente Nesta condição o estator não seria afetado A proteção com relés térmicos ou de imagem térmica acoplada aos terminais do estator não seria sensibilizada enquanto a temperatura do rotor poderia ultrapassar os limites de sua classe de isolamento Nem mesmo as lâminas térmicas e os termistores seriam sensibilizados expondo o motor a riscos de danos irrecuperáveis iniciando o processo no rotor e se desenvolvendo no estator A proteção que satisfaz a essa condição operacional se restringe ao uso do relé de reversão de fase ou balanceamento de fase que corresponde a função 46 ANSI 102910 Funcionamento com ausência de uma fase A ausência de uma fase nas instalações elétricas industriais pode trazer sérias consequências aos motores em operação desde que os dispositivos de proteção não atuem adequadamente Embora alguns tipos de relés bimetálicos sejam responsáveis pela proteção dos motores submetidos a esta condição em algumas circunstâncias a proteção é falha não oferecendo a segurança necessária a b a Em geral a falta de fase afeta consideravelmente os enrolamentos não importando se os motores estejam ligados em estrela ou triângulo A seguir serão analisados os dois tipos possíveis de ligação dos motores de indução relacionandoos ao evento de falta repentina de uma das fases do circuito Ligação em estrela A Figura 1053 representa um motor ligado em estrela operando em condições normais A Figura 1054 mostra a ligação do mesmo motor sem uma das fases de alimentação Como se sabe nos motores ligados em estrela a corrente que circula em cada um dos enrolamentos é a mesma que percorre cada uma das fases de alimentação Rompendose a fase S esta situação se altera a corrente nos enrolamentos aumenta de valor correspondendo à mesma elevação nas fases de alimentação A proteção mais eficiente do motor pode ser feita por meio de sondas térmicas e termistores Ligação em triângulo A Figura 1055 representa um motor ligado em triângulo operando em condições normais A Figura 1056 mostra a ligação do mesmo motor quando uma das fases de alimentação é desconectada Comparandose as duas configurações podese perceber que a corrente que circula em quaisquer das bobinas do motor ligado em estrela é a mesma que atravessa o dispositivo de proteção instalado no circuito alimentador proporcionando condições mais favoráveis de atuação do referido dispositivo enquanto na configuração em triângulo a distribuição das correntes nos bobinados durante uma falta de fase é mais complexa e depende essencialmente da porcentagem do conjugado de carga nominal com que o motor trabalha neste instante Uma maneira mais eficaz de proteger o motor ligado em triângulo contra falta de fase utilizando dispositivos térmicos é instalálos de modo que fiquem em série com cada bobinado Neste caso o motor deverá ter os seis terminais de ligação acessíveis Os relés de proteção para falta de fase são de largo uso e dão segurança adequada ao motor independentemente do tipo de ligação adotada Devido ao seu preço porém somente devem ser empregados em unidades de maior potência ou em agrupamentos de motores Conforme já foi analisado no Capítulo 6 se o motor está operando a uma carga igual ou inferior a 5776 não será afetado pela ausência de fase Para carregamentos superiores o motor deve estar protegido adequadamente por relés térmicos sondas térmicas etc Na primeira condição isto é a 5776 da carga nominal a corrente que irá circular pelo relé e pelas bobinas do motor será igual à corrente nominal A partir deste valor a corrente de linha inicia seu processo de sensibilização do relé de proteção 103 Proteção de sistemas primários Segundo a NBR 14039 é considerado proteção geral de uma instalação de média tensão o dispositivo situado entre o ponto de entrega de energia e a origem da instalação A norma estabelece duas condições básicas Instalação com capacidade instalada igual ou inferior a 300 kVA Se a capacidade da subestação unitária for igual ou inferior a 300 kVA a proteção geral na média tensão deve ser realizada por meio de um disjuntor acionado por relés secundários dotados de unidades instantâneas 50 e temporizadas 51 de fase e de neutro Pode também ser empregada chave seccionadora e fusível sendo neste caso obrigatória a utilização de disjuntor como proteção geral do lado de baixa tensão Não são aceitos relés com funcionamento com retardo a líquido Figura 1053 Figura 1054 b Ligação em estrela Ligação em estrela com ausência de uma fase Instalação com capacidade superior a 300 kVA Se a capacidade da subestação for superior a 300 kVA a proteção geral na média tensão deve ser realizada exclusivamente por meio de um disjuntor acionado por relés secundários dotados de unidades instantâneas 50 e temporizadas 51 de fase e de neutro Dessa forma fica vedada pela NBR 14039 a utilização de relés de ação direta na proteção geral da subestação No entanto o projetista pode utilizar relés de ação direta bem como chave seccionadora acionada por fusível incorporada à proteção de média tensão em ramais que derivam do barramento primário da subestação após a proteção geral Atualmente existem milhares de relés de ação direta com retardo fluidodinâmico e eletrônico instalados em subestações de consumidor A seguir será realizado um estudo dos dispositivos de proteção de média tensão utilizando tanto relés primários de ação direta devido ainda à sua existência em grande escala como relés secundários em instalações industriais existentes Aconselhase que esses relés sejam substituídos por relés digitais obtendose uma proteção de melhor qualidade Devese alertar também que a substituição dos relés primários de ação direta em geral implica a substituição dos disjuntores de média tensão acarretando custos nem sempre entendidos pela administração da indústria Figura 1055 Figura 1056 Ligação em triângulo Ligação em triângulo com ausência de uma fase 1031 Relé primário de ação direta São empregados mais frequentemente dois tipos 10311 Relé fluidodinâmico Consiste em um dispositivo provido de uma bobina formada de grossas espiras de condutores de cobre pela qual passa a corrente do circuito primário O relé atua pelo deslocamento vertical de uma âncora móvel liberando uma alavanca que provoca o desengate do mecanismo do disjuntor e sua abertura O rearmamento do relé é automático em geral A intervenção do relé se dá segundo o gráfico da Figura 1057 no qual são mostradas as curvas características do relé RM2F A Tabela 1013 fornece suas faixas de regulação e os valores nominais da corrente Cabe alertar que esses relés possuem na parte inferior um recipiente contendo fluido que provoca sua temporização Se por esquecimento o disjuntor for energizado sem o devido fluido no recipiente do relé não há como sustentar a ligação pois a corrente de magnetização do transformador sensibiliza o relé provocando o desligamento do disjuntor Podese notar pelo gráfico da Figura 1057 que existem duas faixas de atuação correspondendo às curvas A e B respectivamente para diafragmas fechado e aberto Devese esclarecer que na base do pistão acoplado à âncora móvel do relé existe uma arruela contendo alguns orifícios diafragma A partir da rotação desta arruela em torno do seu eixo os orifícios podem ficar abertos ou fechados Figura 1057 Tabela 1013 coincidindo ou não com orifícios idênticos na base do pistão o que corresponde a uma menor ou maior temporização 103111 Regulação Os relés fluidodinâmicos possuem uma chapinha que contém os diversos valores de corrente da faixa de regulação O ponto de regulação é feito ajustandose o cilindro que contém o fluido temporizador até que a marca nesta indicada coincida com o valor da corrente desejada contida na escala Curvas de atuação do relé RM2F A corrente de regulação desses relés quando utilizados no disjuntor geral da subestação é normalmente ajustada pela Equação 1046 Ia corrente de regulação em A Itr soma das correntes nominais primárias dos transformadores da subestação em A Os relés fluidodinâmicos são aparelhos de custo relativamente baixo e mecanicamente robustos Para maiores detalhes consultar a Seção 9310 10312 Relés de sobrecorrente estáticos São dispositivos fabricados de componentes estáticos montados em caixa metálica blindada para evitar a interferência do campo magnético dos condutores de alta tensão em cujos bornes dos disjuntores esses dispositivos são instalados Esses relés dispensam alimentação auxiliar o que torna sua aplicação muito prática O relé RPC1 é um exemplo desse tipo de relé cujas características técnicas são exibidas na Tabela 1014 O ajuste de suas funções é efetuado por seletores localizados em seu painel frontal cada um deles contendo uma escala adequada Para melhor entendimento observar a Figura 930 que mostra o relé em perfil Valores de ajustes dos relés RM2F Corrente nominal Faixa de ajuste Corrente nominal Faixa de ajuste Tabela 1014 a A A A A 083 0510 4200 250500 170 1020 7000 400800 250 1530 10000 6001200 420 2550 16700 10002000 700 4080 25000 15003000 1000 60120 42000 25005000 1700 100200 50000 30006000 2500 150300 A norma NBR 14039 também veda a utilização desses relés como proteção geral de subestações de média tensão Porém existem milhares desses relés instalados em subestações industriais no Brasil 103121 Características construtivas Basicamente esses relés são constituídos de três módulos tal como se apresenta o relé RPC1 Características elétricas dos relés RPC1 Características elétricas Unidade Valores nominais Corrente nominal A 5 10 20 40 80 160 320 Corrente térmica kA 20 35 75 15 15 15 15 Corrente dinâmica crista kA 90 16 34 68 79 79 79 Tensão máxima kV 38 Frequência Hz 4065 Temperatura de operação ºC 5 50 Consumo VA 2 Energia para desarme Nm 02 Sobrecurso de carregamento mm 3 Curso de disparo mm 15 Transformadores de corrente b c a Cada unidade possui um transformador de corrente que determina a corrente nominal do relé que deve ser compatível com a corrente máxima do circuito a ser protegido Circuitos eletrônicos São compostos de um conjunto de placas de elementos estáticos onde se processa toda a lógica de atuação do relé Dispositivos de saída São formados por um sistema mecânico que atua mediante um sinal elétrico enviado pelo processador lógico do relé Esses relés são montados em cada polo do disjuntor de preferência um conjunto de três unidades podendo no entanto ser instaladas no mínimo duas unidades Devido à vibração do disjuntor no momento da desconexão de seus terminais é aconselhável fixar o relé fora dos terminais do disjuntor mas próximo a estes fazendo a conexão elétrica por meio de um condutor flexível A característica de atuação dos relés RPCl não é afetada pela umidade poeira e temperatura do meio ambiente no mesmo nível em que é afetado o relé fluidodinâmico em virtude da semiexposição do líquido de temporização que sofre aquela unidade 103122 Características elétricas Esses relés são dotados de unidades de atuação instantânea 50 e temporizada 51 A grande vantagem de sua utilização é a ausência de qualquer fonte de alimentação auxiliar como o conjunto retificadorbanco de baterias indispensável aos relés de ação indireta Aliase a esta vantagem o bom grau de precisão de que são dotados no desempenho de suas funções O relé RPCl possui duas características básicas de proteção Curva de tempo definido Se a corrente supera o valor ajustado no relé é acionado um contador que define um tempo de retardo no sistema de desligamento Se a corrente de defeito cessa antes de ser alcançado o tempo ajustado o relé retorna ao seu estado de repouso e fica preparado para um novo evento Logo o relé atua com base em uma curva de tempo definido Com base no ajuste dessas funções tornase fácil executar um projeto de coordenação de um sistema utilizando vários relés em série Isto é muito útil em instalações industriais de médio porte nas quais são construídas várias subestações de alta tensão uma em cada centro de carga de importância todas alimentadas de um único ponto de carga no caso o posto de medição e de proteção geral Para se ajustar o relé RPC1 devemse seguir estes passos Corrente nominal do relé Com base na corrente máxima admitida para o sistema adotase o relé com corrente nominal de acordo com as seguintes faixas entre 6 e l0 A In 5 A entre 11 e 20 A In 10 A entre 22 e 40 A In 20 A entre 43 e 80 A In 40 A entre 88 e 160 A In 80 A entre l76 e 320 A In 160 A Corrente de ajuste da unidade temporizada É o valor da corrente ajustada no potenciômetro do relé e acima da qual este deverá atuar O tempo para o disparo da unidade temporizada independe do valor do módulo da corrente de defeito desde que supere o nível de ajuste realizado Além disso para que se efetue o disparo a corrente de defeito deve perdurar por um tempo superior ao valor ajustado no relé Quando se utiliza a unidade temporizada normalmente se bloqueia a unidade instantânea ou se ajusta seu valor a um nível acima daquele previsto no sistema O ajuste da unidade temporizada é dado pela Equação 1047 Iat corrente de acionamento da unidade temporizada b Kr constante de multiplicação ajustada no potenciômetro do relé variando de 1 a 2 em incrementos de 02 Inr corrente nominal do relé em A Corrente de ajuste da unidade instantânea Esta unidade efetua sua atuação sem nenhum retardo de tempo intencional a não ser o da própria inércia peculiar a qualquer dispositivo de proteção O seu valor de ajuste é dado pela Equação 1048 O valor da corrente de ajuste vale Iat corrente de ajuste da unidade instantânea As Equações 1050 e 1051 fornecem os valores limites de ajuste da corrente instantânea Iimi ajuste mínimo da corrente da unidade instantânea Iima ajuste máximo da corrente da unidade instantânea Ics corrente de curtocircuito simétrico valor eficaz A corrente de acionamento da unidade instantânea é dada em múltiplos da corrente ajustada para a unidade temporizada O valor de Iima não deve ser superior a 18 Iat Ajuste da temporização O ajuste do tempo de disparo é função do estudo de coordenação que se deseja com os demais dispositivos de proteção localizados a jusante ou a montante Conforme se observa na Figura 930 há dois seletores para se ajustar o tempo sendo um para ajustes inteiros e o outro para as frações Curva de temporização inversa Nos relés de temporização inversa quando se define o valor da corrente de ajuste consequentemente o tempo de disparo do relé fica também definido para cada corrente que flui pelo relé Existem vários tipos de curva de temporização inversa com diferentes níveis de inclinação o que define o nível de temporização do relé conforme pode ser visto na Figura 1058a e b 101 100 101 102 100 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 Múltiplo da corrente ajustada a Normal inversa 102 101 100 101 102 100 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 Múltiplo da corrente ajustada b Extremamente inversa Figura 1058 Característica tempo corrente do relé RPC1 Exemplo de aplicação 1013 Dimensionar e ajustar os relés RPC1 instalados em uma indústria mostrada no esquema elétrico simplificado da Figura 1059 cujos dados são Tensão primária 138 kV Tensão secundária 380 V Potência simétrica de curtocircuito no ponto de entrega de energia 31 MVA Os relés estão montados nos polos dos disjuntores D1 e D2 em número de três para cada disjuntor Será empregado o relé de tempo definido a Corrente de carga do transformador de 1500 kVA Devese considerar que a corrente máxima seja 150 da carga nominal do transformador Corrente nominal do relé acoplado ao disjuntor D2 Considerando a corrente da carga Itr 1500 3 1380 627 A Considerando a corrente de curtocircuito Ics 31000 3 1380 1297 A Corrente de ajuste da unidade temporizada Iat 15 627 9405 A Inr 80 A Kr Iat Inr 9405 80 117 Kr 12 Logo a corrente de ajuste vale Iat Inr Kr 80 12 96 A O ajuste do tempo deve ser função dos tempos de coordenação do sistema não expressos neste exemplo Se se optar pelo ajuste da unidade temporizada podese fazer Ki que corresponde a Iima Adotase neste exemplo o valor da temporização do relé de Tar 05 s Corrente de ajuste da unidade instantânea Se não for considerada a hipótese anterior temse Ki 1296 12 80 135 Ki 11 valor ajustado em geral entre 15 e 30 Logo a corrente de ajuste vale Iima 11 96 1056 A Figura 1059 Esquema elétrico Iima Ics condição satisfeita I 4 Iat valor mínimo Iimi 4 96 384 A Iima 18 96 1728 A Verificação da capacidade de curtocircuito do relé Para verificar se o relé suporta térmica e dinamicamente a corrente de curtocircuito temse Ics Ite 1296 kA para 1 s Iter 15 kA Tabela 1014 Logo Iter Ite condição satisfeita Idi 2 Fa Ics Fa 13 fator de assimetria admitido Idi 2 13 1296 2382 A 238 kA Idin 79 kA Tabela 1014 a b Logo Idin Idi condição satisfeita Deixase para o leitor o ajuste da proteção do disjuntor D1 1032 Relés secundários de sobrecorrente digitais Com o advento da inteligência artificial nas diferentes atividades da sociedade atual foram utilizados no Brasil em meados da década de 1980 os primeiros relés concebidos com memória de dados O relé deixou apenas de ser um elemento que exerce sua atividade de proteção e passou a armazenar informações e ser capaz de se interligar com um computador programado para receber essas informações e remeter ordens baseadas nelas Essa tecnologia permitiu que os sistemas elétricos antes operando de forma burra fossem dotados de programas inteligentes que substituíssem muitas atividades operacionais desenvolvidas pelo homem É o caso prático das subestações digitalizadas Aqui é necessário explicar o que significa sistema automatizado e sistema digitalizado Dizse que um sistema elétrico de uma subestação está automatizado por exemplo quando os relés de proteção são do tipo eletromecânico eletrônico e até mesmo relés digitais e aos quais somente os relés eletromecânicos e eletrônicos são acoplados transdutores que se conectam a um computador que tem a responsabilidade de processar as informações de estado e as grandezas elétricas que chegam aos referidos relés podendo o computador retornar com uma ordem de disparo para os disjuntores correspondentes ou sinalização luminosa eou sonora no quadro de comando O conjunto relétransdutor não tem capacidade de armazenar informação O transdutor apenas transforma valores de corrente tensão potência etc valores analógicos em sinais elétricos reconhecíveis pelo computador sinais digitais Quando se diz que um sistema elétrico está digitalizado entendese que todos os relés aplicados são do tipo numérico e que os disjuntores e em geral as chaves de abertura têm comando motorizado submetido a um programa operacional dedicado As vantagens dos relés digitais sobre os eletromecânicos podem assim ser resumidas Conexão com um sistema de informação central que pode controlar remotamente diferentes partes do sistema elétrico como por exemplo várias subestações e as linhas de transmissão associadas Armazenamento de informações antes durante e após cada evento do sistema elétrico Reduzido espaço ocupado nos painéis de comando Ajuste das características operacionais dos relés sem desligálos do sistema Ajuste das características operacionais dos relés de pontos remotos Alta confiabilidade proporcionada por um sistema de autossupervisão A seguir serão avaliados os vários aspectos técnicos e características operacionais desses equipamentos Aspectos construtivos Cada relé é constituído de uma unidade extraível no interior da qual estão acomodados todos os componentes para Aquisição e avaliação das medidas Saídas de eventos alarmes e comandos Interface serial Conversor de alimentação A unidade de proteção é instalada no interior de uma caixa metálica cujos bornes de ligação podem ser fixados atrás ou na sua parte frontal dependendo do uso que o cliente deseja fazer Características técnicas e operacionais Os relés digitais são em geral dotados das seguintes características Proteção de sobrecorrente de fase e de neutro integrada em uma só unidade Proteção contra falha do disjuntor Proteção trifásica de sobrecorrente instantânea e temporizada Proteção de sobrecorrente de neutro instantânea e temporizada Registro dos valores de vários parâmetros relativos aos últimos eventos Curvas de tempo inverso e características de tempo disponíveis Reajuste dos parâmetros sem alterar o ajuste existente durante o período do reajuste Figura 1060 Ajuste duplo quando da mudança do ajuste principal para o ajuste alternativo Comunicação serial por fibra ótica ou fio metálico que possibilita a troca de informação entre o relé e o sistema hierarquicamente superior Tipos de curvas de acionamento dos relés de sobrecarrega A partir de informações obtidas do relé o computador pode avaliar as últimas três faltas ocorridas no sistema e analisar a forma de onda da corrente referente ao último defeito Os ajustes dos relés são realizados diretamente no seu painel frontal conforme se pode observar na Figura 1069 ou por meio da comunicação com a unidade de processamento vinculada Os valores das correntes faseterra são ajustados separadamente bem como as características de tempo de desligamento O valor do tempo de atuação da proteção de sobrecorrente de tempo definido é ajustado diretamente Na proteção geral de média tensão e demais pontos das instalações industriais de maior importância é comum o uso dos chamados relés secundários em virtude de seu excelente desempenho funcional e de sua superioridade de operação comparados aos relés de ação direta São aplicados também na proteção de máquinas elétricas girantes de grande porte transformadores rede de distribuição etc proporcionando elevada segurança à instalação Os relés secundários atualmente utilizados são digitais incorporando em muitos modelos outras funções além das funções 50 e 51 Existem muitos relés digitais de fabricação nacional e outros de procedência estrangeira operando nas mais diversas instalações elétricas sejam em aplicação em sistemas de distribuição transmissão geração instalações industrias e comerciais Para cada tipo de relé é necessário que o projetista disponha de um catálogo com todas as informações do produto já que as instruções de aplicação ajuste comunicação etc são significativamente diferentes Neste livro será indicado apenas um fabricante nacional para efeito de estudo e aplicação 10321 Curvas características de temporização Os relés apresentam curvas características de temporização que os habilitam para determinados tipos de aplicação A seguir serão definidas as principais curvas que normalmente acompanham os relés digitais de acordo com a norma IEC 2554 cujas declividades podem ser mostradas de forma geral na Figura 1060 Curvas de temporização normalmente inversa São caracterizadas por uma temporização inferior à temporização inversa longa sendo aplicadas em sistema de potência em que as correntes de curtocircuito variam consideravelmente com a capacidade de geração Sua curva está definida na Figura 1061 e pode ser determinada pela Equação 1052 Figura 1061 Curvas de temporização extremamente inversa São caracterizadas por uma temporização inferior à temporização muito inversa sendo aplicadas particularmente em sistemas de distribuição de redes públicas particularmente em redes rurais já que se adequam às curvas de temporização dos elos fusíveis Sua curva está definida na Figura 1062 e pode ser determinada pela Equação 1053 Curva de tempo normalmente inversa Figura 1062 Curva de tempo extremamente inversa Curvas de temporização inversa longa São caracterizadas pela longa temporização o que torna seu emprego adequado para proteção de motores devido à corrente de partida Sua curva está definida na Figura 1063 e pode ser determinada pela Equação 1054 Curvas de temporização muito inversa São caracterizadas por uma temporização inferior à temporização normalmente inversa sendo aplicadas particularmente em sistemas de distribuição que alimentam centros urbanos e industriais onde as correntes de curto circuito variam consideravelmente em função do ponto de defeito Sua curva está definida na Figura 1064 e pode ser determinada pela Equação 1055 Figura 1063 Além das curvas anteriormente apresentadas muitos relés digitais executam as curvas IT e I2T respectivamente definidas pelas Equações 1056 e 1057 e representadas pelas Figuras 1065 e 1066 Curvas de temporização representativa de IT Curvas de temporização representativa de I2T Tmi tempo de operação do relé Tms multiplicador de tempo representa as curvas anteriormente apresentadas Iac corrente de acionamento Ima sobrecorrente máxima admitida em A Curva de tempo inversa longa Figura 1064Curva de tempo muito inversa Figura 1065 Curva IT Tempo s 500 100 10 1 020 001 002 010 20 Múltiplo de In Figura 1066 Curva I2T 10322 Funções ANSI A norma ANSI American National Standards Institute estabelece uma codificação das funções dos diferentes dispositivos empregados na proteção comando e sinalização dos sistemas elétricos e internacionalmente utilizados por fabricantes projetistas e montadores Aqui reproduziremos as principais funções inerentes ao assunto deste livro e aplicação nos sistemas elétricos afins Função 21 relé de distância Função 25 dispositivo de sincronização Função 27 relé de subtensão Função 30 relé anunciador Função 32 relé direcional de potência Função 38 dispositivo de proteção de mancal Função 43 dispositivo de transferência manual Função 47 relé de sequência de fase Função 49 relé térmico para máquina ou transformador Função 50 relé de sobrecorrente instantâneo Função 51 relé de sobrecorrente temporizado Função 59 relé de sobretensão Função 63 relé de pressão de nível ou e fluxo de líquido ou gás Função 64 relé de proteção de terra Função 67 relé direcional de sobrecorrente em corrente alternada Função 68 relé de bloqueio Função 79 relé de religamento em corrente alternada Função 81 relé de frequência Função 86 relé de bloqueio de segurança Função 87 relé de proteção diferencial 10323 Conexão dos relés Os relés digitais são dispositivos que necessitam de informações do sistema para exercerem suas funções de proteção Os relés de aplicação mais comum nos sistemas elétricos necessitam dos valores de tensão corrente e frequência O valor de tensão é normalmente obtido pelos transformadores de potencial TPs já a corrente elétrica é fornecida ao relé pelos transformadores de corrente TCs No entanto os relés necessitam de uma fonte externa independente CA ou CC para poder funcionar Para pequenas instalações essa fonte pode ser obtida por meio de um nobreak Para instalações de médio e grande porte é utilizado um banco de baterias alimentado por um retificadorcarregador Os relés de sobrecorrente são conectados ao sistema de acordo com o esquema simplificado da Figura 1067 e só necessitam de TCs para sua operação porém devem ser alimentados por uma fonte de tensão Já a Figura 1068 mostra a ligação básica de um relé de fase 10324 Ajuste de corrente dos relés Para se determinar os ajustes dos relés digitais de sobrecorrente de fase e de neutro podem ser utilizados os seguintes procedimentos Unidades temporizadas de fase 51 e de neutro 51N Devem ser ajustadas de forma que o relé não opere para a carga máxima presumida e de acordo com a Equação 1058 Ia corrente de ajuste da unidade temporizada em A Ima corrente máxima presumida do sistema em A No caso da proteção do transformador da subestação Ima corresponde à sua corrente nominal K fator de sobrecarga do sistema Para os relés de fase o valor de K pode variar de 12 a 15 Para os relés de neutro o valor de K pode variar de 020 a 030 RTC relação de transformação da corrente do transformador de corrente No caso da representação do relé digital da Figura 1067 podemos observar que quando uma ou mais unidades instantâneas de fase UI50 e de neutro UI50N e as unidades temporizadas de fase UT51 e de neutro UT51N são ativadas correspondentemente os contatos das unidades instantâneas de fase CUI50 e de neutro CUI50N e os contatos das unidades temporizadas de fase CUT51 e de neutro CUT51N são fechados fazendo o disjuntor operar por meio do contato fechado CBA do disjuntor já que este contato auxiliar está fechado para o disjuntor fechado Figura 1067 Figura 1068 Esquema básico de ligação dos relés de fase e de neutro ao sistema Já a Figura 1068 constitui outra representação do relé digital em que quando qualquer contato das unidades instantâneas e temporizadas de fase e de neutro é fechado energiza a bobina auxiliar BA do disjuntor que fecha seu contato CBA estabelecendo a tensão do banco de baterias nos terminais da bobina do disjuntor observandose que o contato auxiliar da bobina do disjuntor CBA está fechado para o disjuntor ligado Assim a Figura 1068 é um detalhe da Figura 1067 Para se determinar o tempo de atuação da unidade temporizada utilizase a Equação 1059 M múltiplo da corrente de acionamento da unidade temporizada I corrente para a qual se deseja conhecer o tempo de atuação do relé pode ser de curtocircuito sobrecorrente etc Com o valor de M e com o tempo de retardo da proteção que se deseja acessase a família de curvas do relé escolhido e determinase a curva específica de acionamento que é ajustada na tecla de membrana do respectivo relé ou por um computador do tipo pessoal Unidades instantâneas de fase 50 e de neutro 50N Ajuste da unidade instantânea de fase 50 para a corrente de defeito Deve ser ajustada segundo a Equação 1060 Esquema básico de ligação de um relé digital Ica corrente de curtocircuito trifásica valor assimétrico eficaz em A para o relé de neutro Ica corresponde à corrente de curtocircuito faseterra em A F fator de multiplicação que pode ser considerado entre 06 e 09 para valores inferiores a 06 o relé pode atuar para a corrente de energização do transformador para valores superiores a 09 pode inibir a atuação do relé pois a corrente de acionamento fica muito próxima à corrente de curtocircuito Ajuste da unidade instantânea de fase 50 para a corrente de energização do transformador Tabela 1015 O relé não deve atuar para a corrente de magnetização do transformador ou seja a corrente de ajuste deve ser superior à corrente de magnetização do transformador e inferior à corrente de curtocircuito assimétrica Deve ser ajustada segundo a Equação 1061 Ietr corrente de energização do transformador em A A corrente de magnetização do transformador pode ser determinada pela Equação 1062 que expressa quantas vezes a corrente de magnetização é superior à corrente nominal do transformador ou a soma das correntes nominais dos transformadores que são energizados simultaneamente Logo a corrente de acionamento vale Para assegurar que o disjuntor não irá atuar durante a energização devese ter Img corrente de magnetização do transformador em A Itr corrente nominal do transformador em A Iac corrente de acionamento do relé em A Os ajustes de sobrecorrente definidos anteriormente são empregados para todos os tipos de relés digitais Algumas particularidades devem ser respeitadas para cada fabricante Ajuste da unidade instantânea de neutro 50N para a corrente de defeito faseterra Deve ser ajustada segundo a Equação 1065 Ift corrente de curtocircuito faseterra em A Ii corrente de ajuste para defeito faseterra em A Deve ser inferior à corrente de curtocircuito faseterra Utilizar a faixa inferior de F anteriormente mencionada 103241 Conceito do ponto ANSI O ponto ANSI é o maior valor de corrente que um transformador pode suportar durante período definido de tempo sem ser danificado Para defeitos fase e terra o valor do ponto ANSI para transformadores de distribuição ligação triângulo estrela é de 58 do ponto ANSI Com a finalidade de localizar os pontos ANSI nos diagramas de coordenação normalmente se utilizam os valores constantes na Tabela 1015 Correntes típicas do ponto ANSI Impedância da fonte Ponto ANSI Tempo máximo de duração Ohms A s 4 25 Int 2 5 20 Int 3 6 166 Int 4 Para garantir a proteção do transformador contra defeitos trifásicos e faseterra o ponto ANSI deve ficar acima da curva de atuação do relé 103242 Coordenograma Para que seja possível a avaliação da atuação da proteção devese utilizar uma folha de papel loglog também conhecida como papel bilog com eixos tempo corrente na qual são traçadas as curvas dos dispositivos de proteção utilizados a partir das quais se verificam a coordenação e a seletividade para qualquer valor de corrente que possa circular nos pontos em que estão instalados os referidos dispositivos de proteção Devem ser plotados nesse gráfico os seguintes pontos e curvas O valor da corrente de curtocircuito no ponto de conexão da instalação industrial A curva dos elos fusíveis curvas inferior e superior da proteção do ramal de ligação a ser fornecida pela concessionária local Curva de atuação da proteção para as unidades de proteção do relé de fase e de faseterra aconselhase empregar o tipo de curva exigido pela concessionária local inversa extremamente inversa etc Curva do ajuste da proteção instantânea de fase e de terra normalmente se caracteriza por uma reta paralela ao eixo dos tempos Curva de tempo definido Ponto ANSI de cada transformador em geral as concessionárias definem em suas normas o ponto ANSI e o tempo de duração situandose respectivamente entre 166 In a 25 In para o valor da corrente e de 2 a 4 s o valor do tempo Corrente de magnetização dos transformadores considerando o tempo de 100 ms Corrente de partida dos motores de grande porte considerando toda a carga dimensionada no cálculo de demanda o tempo de duração da partida do motor deve ser calculado ou medido considerando o tipo de chave utilizado nessa operação O valor do ajuste da unidade instantânea de fase 50 e de neutro 51N deve ser inferior à corrente de curto circuito trifásico e de faseterra respectivamente e do valor da proteção requerido pelo transformador de menor capacidade com relação ao ponto ANSI 10325 Características gerais dos relés digitais Existem muitos fabricantes de relés digitais no mercado nacional tais como Siemens Schneider Schweitzer ABB Efasec Pextron e outros Em decorrência da grande penetração nos projetos de subestações industriais de média tensão iremos dar ênfase aos relés de sobrecorrente da Pextron A Pextron fabrica diversos tipos de relés largamente utilizados em instalações industriais comerciais residenciais bem como de distribuição transmissão e geração de pequeno porte No entanto para atender ao nível de aplicação deste livro será estudado apenas o relé de sobrecorrente URP 1439 Pextron É um relé de proteção microprocessado com quatro entradas de medição de corrente trifásica A B C N independentes e três tensões trifásicas conectadas em delta Pode substituir de 1 a 4 relés de sobrecorrente dos tipos eletromecânicos e estáticos Além da proteção contra sobrecorrentes o relé URP 1439 oferece proteção contra sobretensões função 59 e subtensões função 27 completando assim as exigências normalmente prescritas na grande maioria das concessionárias brasileiras para aprovação de projetos industriais a serem conectados em suas redes elétricas de média tensão A seguir serão descritas sumariamente as principais partes componentes do relé URP 1439 No entanto o usuário do relé deve ter acesso ao catálogo específico do fabricante a partir do qual pode se obter as informações completas do relé O URP 1439 pode executar as seguintes funções Função 27 relé de subtensão Função 270 relé de subtensão para supervisão da alimentação auxiliar Função 47 relé de sequência de fase de tensão Função 50 relé de sobrecorrente instantâneo de fase Função 51 relé de sobrecorrente temporizado de fase Figura 1069 Função 51NGS relé de sobrecorrente temporizado de neutro ou sensor de terra GS Função 59 relé de sobretensão Os sinais de corrente e tensão são convertidos para valores digitais por conversores AD analógicodigital e processados numericamente O relé possui comunicação serial padrão RS 485 e RS 232 que pode transmitir dados supervisionados a um computador Se o sinal é transmitido pelo RS 485 é possível conectar até 30 relés a um microcomputador O canal de comunicação RS 232 permite a operação dos relés até uma distância de 1200 m Podem ser fornecidas as seguintes informações corrente e tensão atuais corrente e tensão de desligamento acionamento dos relés a distância programação dos relés a distância leitura da programação do relé Na parte frontal do relé conforme mostra a Figura 1069 existe um display de quatro dígitos que indica por meio de varredura amperímetro a corrente secundária ou primária circulando nas fases e no neutro O relé registra o último maior valor de corrente que circulou na fase e no neutro antes da operação de desligamento do disjuntor O relé permite o ajuste de uma constante amperimétrica que multiplica a corrente secundária lida no relé Esta constante é a relação do TC utilizado na instalação Assim se for utilizado um TC de 5005 A cuja RTC vale 100 ao programar esta relação no relé parâmetro 01 o amperímetro do relé passa a exibir a corrente primária da instalação Ainda na parte frontal do relé conforme mostra a Figura 1069 existe um display com quatro dígitos que indica por meio de varredura voltímetro a tensão secundária ou primária nas fases O relé registra o último maior valor de tensão de fase e o último menor valor da tensão de fase antes da operação de desligamento do disjuntor O relé permite o ajuste de uma constante voltimétrica que multiplica a tensão secundária lida no relé Esta constante é a relação do TP utilizado na instalação Assim se for utilizado um TP de 13800115 V cuja RTP vale 120 ao programar esta relação no relé parâmetro 04 o voltímetro do relé passa a exibir a tensão primária da instalação Vista frontal do relé digital Pextron O relé pode ser alimentado por fonte auxiliar de tensão em corrente alternada ou contínua de acordo com o pedido Possui uma fonte capacitiva incorporada que lhe permite funcionar após a interrupção da fonte auxiliar O intervalo de tempo em que a energia armazenada suporta garantir seu funcionamento é função do valor da tensão auxiliar Assim se a tensão auxiliar é de 125 Vcc o intervalo de tempo vale 062 s Já para uma fonte de tensão de 220 Vca o intervalo de tempo vale 439 s O relé possui quatro entradas de corrente independentes Cada entrada é dotada de um dispositivo que fecha em curto circuito os bornes do relé quando é extraído b a Proteção de sobrecorrente O relé possui um circuito lógico com temporização interna que ativa a função de autocheck no instante de sua energização Esse programa realiza a supervisão completa dos vários blocos que compõem o relé em intervalos de 50 ms Se algum de seus principais componentes apresenta falha automaticamente a função de autocheck envia um aviso É prudente que o contato de autocheck seja conectado ao relé anunciador ou a uma sinalização sonora ou visual O relé possui um teclado com microchaves utilizadas somente para acionamento de rotinas de testes parametrização e configuração atual Além disso possui um conjunto de leds que permite uma visualização total da atuação da proteção indicando as fases em que a corrente ou a tensão provocou o desligamento O relé é dotado de um display superior com quatro dígitos utilizado como amperímetro trifásico e voltímetro indicando os valores registrados e os valores ajustados na sua parametrização O display inferior apresenta funções de dois dígitos utilizado para indicar a grandeza elétrica que está sendo apresentada no display superior O relé mede a corrente e tensão eficaz de cada ciclo Seus principais parâmetros técnicos são Impedância de entrada para fase 8 mΩ Impedância de entrada de neutro 16 Ω Consumo da unidade de fase para corrente de 5 A 02 VA Consumo da unidade de neutro para corrente de 5 A 04 VA Corrente nominal de fase 5 A Corrente nominal de neutro 25 Corrente permanente de fase 15 A Corrente permanente de neutro 15 A Capacidade térmica de curtocircuito da unidade de fase para 1 s 300 A Capacidade térmica de curtocircuito da unidade de neutro para 1 s 300 A Capacidade dinâmica de curtocircuito da unidade de fase 1000 A Capacidade dinâmica de curtocircuito da unidade de neutro 1000 A Faixa de ajuste de corrente da unidade instantânea ou de tempo definido de fase 50 10 a 100 A em passos de 01 A Faixa de ajuste de corrente da unidade instantânea ou de tempo definido de neutro GS 50NGS 015 a 50 A em passos de 01 A Faixa de ajuste de corrente da unidade temporizada de fase 51 10 a 16 A em passos de 01 A Faixa de ajuste de corrente da unidade temporizada de neutro 50NGS 015 a 65 A em passos de 01 A Tipos de curva de atuação da unidade temporizada de fase NI MI EI LONG IT I2T Tipos de curva de atuação da unidade temporizada de neutro NI MI EI LONG IT I2T Faixa de ajuste de corrente de tempo definido de fase 51 025 a 100 A em passos de 01 A Faixa de tempo definido de fase 51 005 a 240 s em passos de 01 s Faixa de tempo definido de neutro GS 51NGS 005 a 240 s Faixa de ajuste de corrente de tempo definido de neutro GS 51NGS 015 a 50 A em passos de 01 A Se o valor da corrente do circuito ultrapassar 102 Iaj o relé inicia o processo de atuação de sua unidade temporizada de fase Se a corrente permanece tempo suficiente para a unidade temporizada atuar o relé libera o comando trip e permanece atuado até o valor de corrente retornar a valores abaixo do valor de rearme dropout que é fixo e aproximadamente igual a 75 da corrente ajustada Proteção de sobretensão V 59 O tempo de atuação do relé é constante para qualquer valor da tensão de entrada superior ao valor da tensão de ajuste de tempo definido de sobretensão V Os parâmetros de ajuste são Faixa de ajuste da tensão de tempo definido de sobretensão V 100 a 600 Vac Faixa de ajuste de tempo definido de sobretensão V 005 a 240 s Quando a tensão de entrada do relé tornase superior ao valor ajustado na unidade de sobretensão o relé inicia o processo de atuação Se a tensão permanece tempo suficiente para a unidade temporizada de sobretensão atuar o relé libera o comando trip e permanece atuado até o valor da tensão retornar a valores abaixo do valor de reame dropout que é fixo e aproximadamente igual a 75 da tensão ajustada c Proteção de subtensão V 27 O tempo de atuação do relé é constante para qualquer valor da tensão de entrada inferior ao valor da tensão de ajuste de tempo definido de subtensão V Os parâmetros técnicos são Tensão nominal de fase 220 V Capacidade térmica permanente 500 A Consumo da unidade de fase com corrente de 5 A 02 VA Faixa de ajuste da tensão de tempo definido de subtensão V 20 a 600 Vac Faixa de ajuste de tempo definido de subtensão V 005 a 240 s Faixa da tensão mínima auxiliar 270 10 a 99 Quando a tensão de entrada do relé tornase inferior ao valor ajustado na unidade de subtensão o relé inicia o processo de atuação Se a tensão permanece tempo suficiente para a unidade temporizada de subtensão atuar o relé libera o comando trip e permanece atuado até o valor da tensão retornar a valores abaixo do valor de reame dropout que é fixo e aproximadamente igual a 75 da tensão ajustada Exemplo de aplicação 1014 Calcular o ajuste de corrente das unidades temporizadas e instantâneas dos relés de fase e de neutro instalados em conformidade com a Figura 1070 Determinar também os ajustes das unidades de sobretensão e subtensão do sistema Utilizar o relé UPR 1439 da Pextron Admitir a curva de temporização muito inversa Utilizar um transformador de potencial com RTP de 13800115 V 120 A soma das potências dos transformadores do alimentador mais carregado é de 10000 KVA A demanda máxima da subestação é de 7 MVA Ajustar os valores de sub e sobretensão respectivamente em 80 e 110 da tensão nominal O tempo de atuação da proteção de fase e de neutro deve ser de 090 s para coordenar com o relé a montante não mostrado Figura 1070 Diagrama unifilar Corrente nominal do transformador de força Imt 100003 138 4183 A RTC do transformador de corrente para um fator de sobrecorrente F 20 Itc IffF 600020 300 RTC 5005 100 selecionar o maior dos valores de Imt e Itc Seleção do tape da unidade temporizada de fase 51 De acordo com a Equação 1058 o valor do tape vale Ia K ImaRTC K ItrRTC 12 4183100 50 A Corrente nominal do relé In 5 A valor do fabricante faixa de ajuste da corrente 10 a 16 A corrente ajustada na unidade temporizada de fase Itf 5 A Seleção da curva de unidade temporizada de fase 51 De acordo com a Equação 1059 temse M IRTC Ia IffRTC Itf 6000100 5 12 Pelo gráfico da Figura 1064 curva de tempo corrente muito inversa T 09 s M 12 curva de acionamento escolhida 07 Aplicando a Equação 1055 podese encontrar o mesmo valor Iac RTC Itf 100 5 500 A corrente de acionamento Tmi 135ImaIac 1 Tms Tms ImaIac 1135 Tmi 6000500 1135 09 07 s Seleção do ajuste da unidade temporizada de neutro 51N Da Equação 1058 temse Ia K ImaRTC 03 4183100 125 faixa de ajuste do relé 015 a 65 A corrente ajustada Ian 125 A Seleção da curva da unidade temporizada de neutro 51N Da Equação 1059 temse M IRTC Ia IftRTC Ian 2200100 125 176 Pelo gráfico da Figura 1064 curva de tempo corrente muito inversa T 09 s M 176 curva de acionamento escolhida Tms 11 Aplicando a Equação 1055 temse Iac RTC Iaf 100 125 125 A Tms Ima Iac 1 135 Tmi 2200 125 1 135 09 11 s Seleção do ajuste da unidade instantânea de fase 50 De acordo com a Equação 1060 temse It Ica RTC F It 6000 100 06 36 A faixa de ajuste do relé 1 a 100 A corrente ajustada 36 A Logo a corrente de acionamento vale Iac Ia RTC 36 100 3600 A É necessário verificar se quando for ligado o disjuntor de média tensão do alimentador mais carregado o mesmo atue para a corrente de magnetização dos transformadores do referido alimentador cuja soma das potências nominais é de 10000 kVA Aplicando a Equação 1062 temse Img 8 Σ Itr 8 10000 3 1380 33464 A Logo Iac Img condição atendida Determinação da corrente de ajuste da unidade instantânea de neutro 50N De acordo com a Equação 1060 temse Iin Ics RTC F Ift RTC F 2200 100 06 132 14 A faixa de ajuste do relé 015 a 50 A corrente ajustada 14 A A corrente de acionamento vale Iac Iin RTC 14 100 1400 A Logo a corrente de acionamento deve ser inferior à corrente de defeito faseterra Iac Ift condição atendida Determinação do valor de ajuste do valor da subtensão 27 RTP 13800115 120 V Vaj 80 Vn 80 100 13800 11040 V Os valores ajustados no relé são faixa de ajuste da tensão de atuação 20 a 600 Vca faixa de ajuste do tempo de atuação 005 a 240 s Vajr 11040 120 92 V tensão de ajuste de atuação 92 V tempo de atuação ajustado 3 s valor assumido Determinação do valor de ajuste da sobretensão 59 Vaj 110 Vn 110 100 13800 15180 V Os valores ajustados no relé são faixa de ajuste da tensão de atuação 100 a 600 Vca faixa de ajuste do tempo de atuação 005 a 240 s Vajr 15180 120 126 V tensão de ajuste de atuação 126 V tempo de atuação ajustado 3 s valor assumido Exemplo de aplicação 1015 Conhecido o diagrama unifilar da Figura 1071 no qual está conectado um motor de 1000 cv22 kV cuja tensão no momento da partida vale 12320 V determinar os ajustes das unidades de sobrecorrente temporizada de fase e neutro e das unidades instantâneas de fase e neutro O tempo mínimo de atuação do relé para a corrente de defeito deve ser de 050 s para efeito de coordenação Utilizar o relé UPR 1439 da Pextron Adotar a curva de temporização inversa longa O tempo de partida do motor é de 4 s Utilizar um transformador de potencial com RTP de 13800115 V 120 A sobretensão não deverá ser superior a 15 da tensão nominal e a subtensão não deverá ser inferior à queda de tensão na partida do motor Utilizar a curva de temporização inversa longa a Corrente nominal do transformador de força Itr Ima 1500 3 22 3936 A b RTC do transformador de corrente Itc 10500 20 525 A RTC 600 5 120 c Determinação da corrente de ajuste da unidade de sobrecorrente de fase I De acordo com a Equação 1058 temse Ia Is K Ima RTC 12 3936 120 393 A K 12 valor da sobrecarga admitida para o transformador Figura 1071 Diagrama unifilar A corrente nominal do relé vale In 5 A valor do fabricante Faixa de ajuste da corrente 10 a 16 A Corrente ajustada na unidade temporizada de fase Iaf 39 A A corrente de acionamento vale Iacp RTC Ia 120 393 4716 A Verificação da atuação do relé durante a partida do motor A corrente nominal do transformador vale Inm Pnm 0736 3 Vnm η Fp 1000 0736 3 220 098 096 2053 A η 098 valor fornecido pelo fabricante do motor Fp 096 valor fornecido pelo fabricante do motor Ip In 76 valor fornecido pelo fabricante do motor Tpm 4 s valor calculado ou determinado veja Capítulo 6 Ip Ima 76 x Inm RTC 76 x 2053 120 130 A Devese ajustar o tempo de atuação do relé em um valor um pouco superior ao tempo de partida do motor a fim de evitar atuação intempestiva do relé ou seja Tmi Tpm 5 s que é superior a 4 s A partir da Equação 1054 temse Tmi 120 ImaIac 1 x Tms Tms Tmi x ImaIac 1 120 5 x 76 x 2053 4716 1 120 0096 Ou ainda Tms 5 x 130393 1 120 0096 Tms 010 curva mínima do relé Utilizando a curva da Figura 1063 curva inversa longa podese comprovar Ima Iac 130 39 33 Tms 010 Devese ajustar o valor da curva para Tms 01 a fim de evitar o desarme intempestivo do relé durante a partida do motor Isto pode ser comprovado pela curva da Figura 1063 ou pela Equação 1054 Tmi 120 1339 1 x 010 514 s Tpm condição satisfeita d Ajuste da unidade instantânea de fase I De acordo com a Equação 1060 temse F 060 Ii IcsRTC x F 10500120 x 060 525 A Ii 53 A faixa de ajuste da unidade instantânea de fase 10 a 100 A valor de ajuste de corrente da unidade instantânea de fase 53 A Tempo de atuação do relé para a corrente de curtocircuito Tmi 120 10500 120 x 39 1 x 010 056 s O leitor pode continuar a resolver o exercício para ajustar as unidades temporizadas de fase e de neutro seguindo a mesma metodologia Determinação do valor de ajuste do valor da subtensão 27 RTP 13800 115 120 V Vaj 12320 V tensão no momento da partida do motor valor assumido A queda de tensão na partida do motor vale ΔV 13800 12320 12320 x 100 1201 Os valores que devem ser ajustados no relé são faixa de ajuste da tensão de atuação 20 a 600 Vca faixa de ajuste do tempo de atuação 005 a 240 s tensão de ajuste de atuação 103 V tempo de atuação ajustado 5 s valor superior ao tempo de partida do motor que é de 4 s Determinação do valor de ajuste da sobretensão Vaj 105 x Vn 105100 x 13800 14490 V Vajr 14490 120 1207 V tensão de ajuste de atuação 120 V valor assumido tempo de atuação ajustado 3 s valor assumido Os valores ajustados no relé são faixa de ajuste da tensão de atuação 100 a 600 Vca faixa de ajuste do tempo de atuação 005 a 240 s Exemplo de aplicação 1016 Seja o diagrama unifilar industrial simplificado da Figura 1072 São conhecidas as correntes de curtocircuito simétricas para faltas trifásicas Os condutores unipolares de PVC serão instalados em canaletas fechadas não ventiladas enterradas no solo O tempo de partida dos motores é de 3 s Ponto 0 kA Ponto 1 kA Ponto 2 kA Ponto 3 kA Ponto 4 kA Ponto 5 kA Determinar os valores das proteções indicadas e suas respectivas calibrações Para tal serão utilizados os valores tabelados dos dispositivos e equipamentos de proteção e comando de fabricação Siemens Estudar a coordenação e seletividade de todos os elementos de proteção Não será exercido nenhum controle de sobrecarga dos condutores O tempo máximo estabelecido pela concessionária é 06 s para o ajuste temporizado do relé digital de proteção geral do sistema primário da subestação industrial considerando o defeito trifásico de 1200 A Para defeito faseterra de 700 A o tempo permitido pela concessionária é 08 s Os pontos onde foram calculadas as correntes de curtocircuito estão indicados na Figura 1072 Figura 1072 Diagrama unifilar industrial a Motor de 220 cv a1 Proteção contra curtocircuito fusível Corrente nominal do fusível F2 Inm 283 A Tabela 64 Sc 240 mm² Tabela 36 coluna D justificada pela Tabela 34 método de instalação 61 Inc 297 A Tabela 36 coluna D Rcpm 65 Tabela 64 Ipm 283 65 18395 A K 03 para Ipm 500 A Inf 65 283 03 Inf 5518 A Inf 500 A Tabela 108 a2 Proteção contra sobrecarga do relé R2 1ª condição Da Equação 106 temse Ia Ic Ic Inm 283 A 2ª condição Da Equação 107 temse Ia Inc Inc 297 A 283 A Ia 297 A Ajuste adotado Ia 283 A Relé adotado 3UA45008YJ Tabela 102 Faixa de ajuste 250 a 400 A a3 Verificação das condições de proteção O relé térmico não deve atuar durante a partida do motor Ipm 65 283 18395 A A partir da Equação 105 e da Figura 104 temse M Ipm Ia 18395 283 65 M 65 Tar 7 s Da Equação 108 temse Trb 15 s tempo de rotor bloqueado Tabela 64 Trb Tar Tpm condição satisfeita Observar que o relé garante a proteção contra rotor bloqueado O fusível não deve atuar durante a partida do motor Da Figura 1022 temse Ipm 18395 A Inf 500 A Taf 15 a 150 s Taf 15 s De acordo com a Equação 1025 temse Taf Tpm condição satisfeita O fusível deve proteger termicamente a isolação dos condutores Do gráfico da Figura 328 temse Icc 8 kA Sc 240 mm² Tsc 100 ciclos 16 s A partir do gráfico da Figura 1022 temse Ics 8 kA Inf 500 A Iaf 004 a 020 s 020 s Da Equação 1026 temse Taf Tsc condição satisfeita O fusível deve proteger o contator Da Tabela 915 temse Pnm 220 cv contator 3TF5622 Infc 400 A 250 cv De acordo com a Equação 1027 temse Inf Infc Inf Infc condição não satisfeita Neste caso devese utilizar o contator 3TF5722 cujo fusível protetor é de 500 A logo Inf Infc Para que o relé térmico seja adequado ao contator devemos adotar o relé térmico 3UA46008YK Tabela 102 ou seja Inf Infc condição satisfeita O fusível deve proteger o relé térmico A partir da Tabela 102 temse Pnm 220 cv relé térmico 3UA45008YK Inf 500 A De acordo com a Equação 1028 temse Inf Inf condição satisfeita O fusível deve proteger a chave seccionadora Da Equação 918 temse Isec 115 Inm 115 283 3254 A Isec 382 A380 V S32 6303 Tabela 914 Da Tabela 914 temse Isec 382 A Infch 630 A Da Equação 1029 temse Inf Infch condição satisfeita b Motor de 300 cv b1 Proteção contra curtocircuito fusível Corrente nominal do fusível F3 Inf Ipm K Inm 3852 A Tabela 64 Sc 400 mm² Tabela 36 coluna D justificada pela Tabela 34 método de referência 61 Inc 394 A Tabela 36 Rcpm 68 Tabela 64 Ipm 3852 68 2619 A K 03 para Ipm 500 A Inf 68 3852 03 Inf 7858 A Inf 630 A Tabela 108 b2 Proteção contra sobrecarga 1ª condição Da Equação 106 temse Ia Ic Ic Inm 3852 A 2ª condição Da Equação 107 temse Ia Inc Inc 394 A 3852 Ia 394 A Ajuste adotado Ia 3852 A Relé adotado 3UA46008YK Tabela 102 Faixa de ajuste 320500 A b3 Verificação das condições de proteção O relé térmico não deve atuar durante a partida do motor Ipm 68 3852 26193 A A partir da Figura 104 temse M Ipm Ia 26193 3852 68 M 670 Tar 5 s Trb 24 s Tabela 64 Da Equação 108 temse Trb Tar Tpm condições satisfeitas O fusível não deve atuar durante a partida do motor Da Figura 1021 temse Ipm 26193 A Inf 630 A Taf 6 a 70 s Taf 6 s Tpm 3 s De acordo com a Equação 1025 temse Taf Tpm condição satisfeita O fusível deve proteger a isolação dos condutores Do gráfico da Figura 328 temse Ics 6 kA Sc 400 mm2 Tsc 100 ciclos 16 s A partir do gráfico da Figura 1021 temse Icc 6 kA Inf 630 A Taf 02 a 2 s Da Equação 1026 temse Taf Tsc condição satisfeita O fusível deve proteger o contator Da Tabela 915 temse Pnm 300 cv contator 3TF 5722 475 A Inf 500 A 630 A condição não satisfeita Logo devese adotar o contator 3TF6544 630 A Infc 1000 A Inf Infc condição satisfeita O fusível deve proteger o relé térmico A partir da Tabela 102 temse Pnm 300 cv relé térmico 3UA45008YJ Infr 500 A De acordo com a Equação 1028 temse Inf Infr condição não satisfeita Logo devese adotar o relé térmico 3UA46008YL Infr 630 A Neste caso devese adotar também o contator 3TB58630 A Tabela 102 Inf Infr condição satisfeita O fusível deve proteger a chave seccionadora Da Equação 918 temse Isec 115 Inm 115 3852 4429 A Isec 447 A380 V tipo S32 10003 Tabela 914 A partir da Tabela 914 temse Isec 447 A380 V Infch 1000 A Da Equação 1029 temse Inf Infch condição satisfeita c Proteção geral F1 De acordo com a Equação 1023 temse Inf Ipmm K Σ Inm Σ Ina Ina 353 038 531 A Inf 3852 68 03 283 531 11219 A Inf 1000 A No item h deste Exemplo de aplicação vamos observar que será necessário elevar a corrente nominal do fusível para 1250 A por questões de seletividade O fusível não deve atuar para a corrente de partida do maior motor Considerar ligados o motor de 220 cv e a carga de 35 kVA e acionar o motor de 300 cv Logo a corrente circulará no fusível F1 1250 A vale Ic Inm Σ Ina Ipm Ic 283 531 26193 29554 A Da Figura 1021 temse Ic 29554 A Taf 37 a 400 s Taf 37 s De acordo com a Equação 1025 temse Taf Tpm condição satisfeita O fusível deve proteger a chave seccionadora Da Equação 918 temse Isec 115 Inm Será tomada a corrente nominal do transformador que é de 500 kVA cuja capacidade está calculada no item g Itr 5003 038 7596 A Isec 115 7596 8735 A Podemos utilizar a chave seccionadora com essas características Isec 870 A380 tipo S32 12503 Tabela 914 Infch 1250 A Da Equação 1029 temse Inf Infch condição satisfeita d Proteção com o disjuntor D2 1ª condição Ia Ic Ic 531 A 2ª condição Ia Inc Sc 16 mm2 Tabela 36 coluna D justificada pela Tabela 34 método de referência 61 A Inc 67 A Tabela 36 Logo temse 531 A Ia 67 A Ia 531 A valor adotado 3ª condição K Ia 145 Inc Como foi definido que não haveria controle ou supervisão de sobrecarga que poderia ocorrer nos condutores esta condição fica eliminada Dessa forma os condutores não poderiam ser submetidos a sobrecargas em regime transitório conforme definido na Seção 1025 As características elétricas nominais do disjuntor obtidas da Tabela 106 são Tipo 3VF12 63 A Ind 63 A Faixa de ajuste do relé temporizado 4563 A Corrente ajustada Ia 531 A O disjuntor deve proteger o condutor Ics 13 kA ponto 3 Sc 16 mm2 Tsc 10 ciclo 0016 s Figura 328 M IcsIa 13000531 245 Da Figura 1015 temse M 245 Tad 0002 s Tad Tsc condição satisfeita Verificação da capacidade de interrupção do disjuntor 3VF12 63 A Ird 22 kA Da Equação 1016 temse Ics Ird condição satisfeita e Proteção com o disjuntor D1 Ia Ic Ic 531 3852 4383 A Ia 500 A Serão admitidas as características do disjuntor do tipo 3WN61600630 A Tabela 106 faixa de ajuste da unidade temporizada de 252 a 630 A Será adotada a curva 00 ms para a unidade instantânea cuja faixa de ajuste é de 15 a 12 In Figura 1017 Ia Inc o disjuntor está diretamente ligado à barra não havendo cabo a proteger Ia 500 A valor adotado Ind 630 A Tabela 1017 Verificação da capacidade de curtocircuito Para a corrente de curtocircuito no ponto 4 6000 A o tempo de atuação do disjuntor vale M IcsIa 6000500 12 Tad 0023 s Fusível F4 De acordo com a Equação 1023 temse Inf Ipmn K Inm Ina Inf 68 3852 03 531 8389 A Inf 800 A Como a corrente do fusível F4 é superior à do fusível F3 que não atua na partida do motor não há necessidade de verificar as condições de partida do motor para o fusível F4 Proteção primária relé digital R1 A potência nominal do transformador vale Ptr 220 0736 087 095 087 300 0736 088 096 087 35 4328 kVA Logo será adotado um transformador com a potência nominal de 500 kVA Corrente nominal primária do transformador de força Itr Ima 500 3 138 209 A Icc 1200 A corrente de defeito tripolar veja Figura 1072 Icft 700 A corrente de defeito a terra veja Figura 1072 Proteção temporizada de fase 51 I Será utilizado o relé de sobrecorrente digital Pextron URP 1439 curva normalmente inversa RTC do transformador de corrente Itc 1200 20 60 A RTC 80516 Determinação da corrente de ajuste da unidade de sobrecorrente de fase I K 12 valor da sobrecarga admitida para o transformador In 5 A corrente nominal do relé Tmi 060 s tempo máximo estabelecido pela concessionária local para o ajuste do relé de proteção geral da indústria Logo a corrente de ajuste vale Iaf K Ima RTC 12 209 16 156 A Determinação da corrente de acionamento Iac RTC Iaf 16 156 249 25 A Iac Ima condição satisfeita Determinação da curva de operação do relé Será adotada a curva normalmente inversa conforme a Equação 1052 Tmi 014 Ima Iac 002 1 002 Tms Tms Tmi Ima Iac 002 1 014 060 1200 25 002 1 014 034 Ajuste da unidade temporizada de fase 156 A Faixa de ajuste da corrente do relé 10 a 16 A Curva de operação do relé 034 Tempo de atuação da unidade temporizada de fase 060 s Verificação da atuação do relé durante a partida do maior motor Inm 3852 A corrente nominal do motor Tpm 3 s Ip Ima Rcpm Irm Vs Vp 68 3852 380 13800 721 A corrente de partida refletida no lado de 1380 kV O relé não deve operar durante a partida do motor A partir da Equação 1052 temse Tmi 014 Ima Iac 002 1 Tms 014 721 25 002 1 034 22 s tempo de atuação do relé durante a partida o motor Como Tmi 22 s 30 s o relé vai operar durante a partida do motor Neste caso devemos subir o valor numérico da curva de operação do relé para Tms 060 cuja resposta do relé é de 39 s vista no gráfico da Figura 1061 ou pela Equação 1052 Tmi 014 Ima Iac 002 1 Tms 014 721 25 002 1 060 39 s Logo Tmi Tpm condição satisfeita Verificação da atuação do relé pela corrente de magnetização do transformador Img 8 Itr 8 500 3 138 167 A Logo Iac Img condição não satisfeita O tempo de atuação do relé é de 21 s Tmi 014 Ima Iac 002 1 Tms 014 167 25 002 1 060 21 s Como o tempo de duração da corrente de magnetização do transformador é de 010 s o relé não irá operar Proteção de tempo definido de fase 50 I F 040 valor adotado Iif Ics RTC F 1200 16 040 30 A A corrente de acionamento vale Iac RTC Iif 16 30 480 A Iac Ift condição satisfeita Ajuste da unidade de tempo definido de fase 30 A Faixa de ajuste da unidade de tempo definido de fase 10 a 100 A Tempo de ajuste da unidade de tempo definido de fase 00 s Faixa de ajuste de tempo da unidade de tempo definido de fase 005 a 240 s Proteção temporizada de neutro 51N I Ian K Ima RTC 03 209 16 039 A A corrente de acionamento vale Iac RTC Ian 16 039 624 A Iac Ift condição atendida Seleção da curva da unidade temporizada de neutro 51N Será adotada a curva normalmente inversa Aplicando a Equação 1052 temse Tmi 014 Ima Iac 002 1 Tms Tmi Ima Iac 002 1 014 080 700 624 002 1 014 056 Ajuste da unidade temporizada de neutro 039 A Faixa de ajuste da corrente do relé 015 a 65 A Curva de operação do relé 056 Tempo de atuação da unidade temporizada de neutro 080 s Proteção de tempo definido de neutro 50N I Determinação da corrente de ajuste da unidade instantânea de neutro 50N F 060 valor adotado Iin IftRTC F 70016 060 262 A Iin 26 A Iac Iin RTC 26 16 416 A Iac Ift condição atendida Ajuste da unidade de tempo definido de neutro 26 A Faixa de ajuste da unidade de tempo definido de neutro 015 a 50 A Tempo de atuação da unidade de tempo definido de neutro 005 s Faixa de ajuste de tempo da unidade de tempo definido de neutro 005 a 240 s Do modo como foram ajustadas as funções 5051 e 5051N para os defeitos na barra de média tensão da subestação da indústria a atuação do relé de sobrecorrente sempre será realizada pelas unidades temporizadas de fase e de neutro cabendo às unidades de tempo definido de fase e de neutro a função de proteção de retaguarda backup permitindo assim a coordenação com os relés de proteção a montante instalados no terminal de saída do alimentador de distribuição da subestação da concessionária Cabe esclarecer que os tempos fornecidos pela concessionária correspondem aos tempos de atuação dos relés de proteção de sobrecorrente de fase e de neutro do alimentador de distribuição da concessionária considerando as correntes de defeito no barramento de média tensão 1380 kV da subestação da indústria Logicamente os ajustes dos relés de proteção do alimentador da concessionária em geral são realizados com base nos valores de corrente de curtocircuito no barramento de média tensão da subestação cujas correntes são superiores às correntes de defeito no barramento de média tensão da indústria É comum quando solicitadas as concessionárias fornecerem ao projetista uma folha de dados do relé do alimentador ao qual será conectado o estabelecimento industrial denominada OAP Ordem de Ajuste da Proteção com todos os valores ajustados curvas temporizadas tempos das unidades de tempo definido faixas de ajustes das correntes e dos tempos etc Garantidas as coordenações com os relés da concessionária o projetista deverá buscar a coordenação e seletividade com os disjuntores e fusíveis do sistema de baixa tensão a partir das curvas e das correntes nominais dos respectivos disjuntores e fusíveis Algumas vezes não se obtêm as condições de coordenação entre os elementos de proteção do sistema de baixa tensão ou entre esses elementos com os relés do sistema de média tensão da subestação da indústria Nesse caso devemse desconsiderar as condições de coordenação do sistema de baixa tensão privilegiando a coordenação do disjuntor de baixa tensão com a proteção de sobrecorrente de média tensão porém mantendo os ajustes de proteção calculados que garantam a integridade física e as condições operacionais dos equipamentos cabos dispositivos do sistema etc h Coordenação das proteções Coordenação entre F1 lfm lnf1 1250 A e F2 lf2 lnf2 500 A Ifm corrente de ajuste do fusível a montante Ifj corrente de ajuste do fusível a jusante F4 Da Equação 1041 temse Ifm 16 Ifj Ifj 500 A Ifm 16 500 Ifm 1250 A condição satisfeita O mesmo resultado pode ser obtido da Tabela 1012 Coordenação entre F1 lfm lnf1 1250 A e F4 lfj lnf4 800 A Ifm 16 Ifj Ifj 800 A Ifm 16 800 1280 1250 A condição satisfeita segundo Tabela 1012 h1 Coordenação entre F4lfm lnf4 800 A e F3 lf3 lnf3 630 A Observase pela Tabela 1012 que os fusíveis F4 e F3 não são seletivos Para que ocorra seletividade uma das alternativas será reduzir a corrente do fusível F3 para 500 A Para isso devemos nos certificar se o fusível de 500 A não atuará durante a partida do motor de 300 cv Observandose o item b3 e a Figura 1022 teremos Ipm 26193 A Inf 500 A Taf 25 a 18 s Taf 25 s Tpm 3 s Dessa forma não se pode garantir que o fusível de 500 A permita a partida do motor sem atuar Como isso não é desejável do ponto de vista operacional é preferível que os fusíveis F4 e F3 não sejam seletivos já que não se pode elevar mais ainda o valor do fusível F1 limitado pelo máximo fusível de proteção da chave seccionadora C1 para que o mesmo permita coordenar com o fusível F4 majorado h2 Coordenação entre F4 e DI Condição de sobrecarga partida do motor A coordenação pode ser constatada pelo gráfico da Figura 1073 em que a curva do fusível corta a curva do disjuntor no ponto de 3500 A Como a corrente de partida do motor vale 26193 A que é inferior a 3500 A não haverá atuação nem do fusível nem do disjuntor Condição de defeito trifásico Para um defeito no ponto 3 temse uma corrente de curtocircuito de 13000 A que levada ao gráfico da Figura 1073 podese observar que o disjuntor D1 atua em 0006 s tempo muito inferior à atuação do fusível que é de aproximadamente 010 s h3 Coordenação entre os disjuntores D1 3WN6630A e D2 3VF1263A Faixa de sobrecarga A Figura 1073 mostra as curvas dos disjuntores DI e D2 que não se tocam e estão afastadas dos pontos de transição de térmico para magnético de 700 a 6000 A Tabela 1016 Curva do relé normalmente inversa Curva do relé R1 Nº de pontos Ima Iac Tms Tempo encontrado 1 500 25 034 341 2 1000 25 034 169 3 1500 25 034 130 4 2000 25 034 112 5 2500 25 034 101 6 3000 25 034 093 7 3500 25 034 088 8 4000 25 034 083 9 4500 25 034 080 10 5000 25 034 077 11 5500 25 034 075 12 6000 25 034 073 13 6500 25 034 071 h4 14 7000 25 034 069 15 7500 25 034 068 16 8000 25 034 066 17 8500 25 034 065 18 9000 25 034 064 19 9500 25 034 063 20 10000 25 034 062 21 10500 25 034 061 22 11000 25 034 061 23 11500 25 034 060 24 12000 25 034 059 25 12500 25 034 058 26 13000 25 034 058 27 13500 25 034 057 28 14000 25 034 057 29 14500 25 034 056 30 15000 25 034 056 Faixa de curtocircuito Os disjuntores são seletivos até o valor da corrente de curtocircuito de 5800 A Como a corrente de curtocircuito no ponto 5 é de 9000 A os disjuntores atuarão respectivamente em 0006 e 0004 s portanto não satisfazendo a Equação 1044 e assim não sendo seletivos Coordenação entre D1 e F3 Devem obedecer às mesmas condições anteriores porém a curva do disjuntor D1 está acima da curva do fusível F3 a partir da corrente de 700 A conforme a Figura 1073 Para defeitos trifásicos no ponto 4 6000 A não se pode garantir a seletividade entre o disjuntor D1 e o fusível F3 h5 Figura 1073 Curvas de coordenação entre F4800 A D13WN6630A e D1D23VF1263A Coordenação entre o relé R1 Pextron e o fusível F1 1250 A A coordenação está contida na Figura 1074 Icsp 1200 A corrente de curtocircuito trifásico no ponto de entrega de energia Ics 700 A corrente de curtocircuito faseterra no ponto de entrega de energia Para se determinar a curva do relé R1 basta aplicar a Equação 1052 Substituindo Tms 034 e de Iac 25 A anteriormente calculados obteremos os valores da curva tempo corrente em conformidade com a Tabela 1016 variandose o valor de Ima de 50 a 1500 A Para o ponto 10 da curva por exemplo em que o valor de Ima 500 A obteremos o tempo de 077 Tmi 014002 Tms 01450025002 034 077 s 1 1 Como se percebe pela Figura 1074 para uma corrente de curtocircuito no ponto 1 que é de 15000 A e que se refletida para o lado de média tensão vale 413 A não podemos garantir que haja seletividade pois o fusível pode atuar na sua curva máxima Entre a curva mínima do fusível e a curva do relé há uma diferença de tempo entre elas de 060 s 025085 s Observar que existem dois valores de corrente no eixo da abscissa sendo um valor para a corrente de curtocircuito no secundário fusível e outro valor para a corrente de curtocircuito no secundário refletida do primário relé Figura 1074 Curvas de coordenação coordengrama entre R1 e F11250 A a b Tabela 1017 Ramal 1468 km em cabo de alumínio 10 AWG Subramal 1699 km em cabo de cobre 16 mm2 Ramal de entrada 28 m em cabo isolado de 35 mm2 de cobre Cálculo da tensão no circuito dos TCs ligados ao relé Pextron URPE 7104 De acordo com o projeto o relé está localizado a uma distância de 20 m dos transformadores de corrente e é alimentado por um circuito em cabo 2 15 mm2 As principais características técnicas dessa ligação são Impedância de um cabo de 15 mm2 Zcabo 1481 Ωkm Tabela 322 Impedância do relé Zrelé 0070 Ω Tabela 1019 Corrente nominal do relé Inr 5 A Distância entre o relé e os TCs L 2 m Transformador de corrente para proteção 2004006008005 A Relação de transformação 2005 A 40 Fator de sobrecorrente do TC 20 A tensão nos terminais dos TCs vale Como a tensão no secundário do TC 10B200 é de 200 V para uma corrente Icc 20 Inr está garantido que o TC não irá saturar As características técnicas do relé Pextron 7104 estão contidas nas Tabelas 1018 e 1019 Cálculo da corrente de magnetização do transformador de força Ordem de ajuste da SE Concessionária Proteção do alimentador 01I2 da SE Concessionária SEL3516D4E642X2 Proteção de sobrecorrente de fase 5051 Proteção de sobrecorrente de neutro 5051N Item Tipo Ajuste Item Tipo Ajuste 1 Pickup 500 A 1 Pickup 26 2 Curva 026 2 Curva 064 3 Tipo de curva Muito inversa 3 Tipo de curva Muito inversa 4 Instantâneo 1 5000 A 4 Instantâneo 3500 A 5 Temp do Inst 1 010 s 5 Temp do Inst 010 s 6 Instantâneo 2 3500 A 7 Temp do Inst 2 020 s A corrente de magnetização do transformador de 750 kVA pode ser considerada igual Img 8 Itr com o tempo de duração da ordem de 100 ms No presente caso há somente um transformador em operação Img 8 Itr 8 750 3 138 251 A Tmagt 100 ms 010 s A corrente ANSI levando em conta a impedância do transformador em operação vale Iansi Int Ztr 750 3 138 1 006 523 A Int corrente nominal do transformador de 750 kVA Znt 6 impedância nominal do transformador de 750 kVA Tansit 35 s valor atribuído para o tempo do ponto ANSI Tabela 1018 Características do relé Pextron URPE 7104 Funções ANSI 505150N51N51GS Fase ABC Parâmetro Curva vermelha Descrição do parâmetro Faixa de ajuste recomendada Fase TC VM Relação do transformador de corrente TC 1250 degrau de 1 ou 101250 degrau de 100 ou seleção através da chave dip vide figura 2 I partida VM Corrente de partida da unidade de temporização curva inversa de fase 025160 A TC Curva VM Tipo de curva de atuação para fase NIMIEILONGITI2T DT VM Ajuste do dial de tempo para fase 010200 s I def VM Corrente de partida da unidade de tempo definido de fase 025100 A TC T def VM Tempo de unidade definido de fase 010200 s I inst VM Corrente da unidade instantânea de fase 025100 A TC Neutro D Parâmetro Curva verde Descrição do parâmetro Faixa de ajuste recomendada I partida VD Corrente de partida da unidade de temporização curva inversa de neutro 015650 A TC Curva VD Tipo de curva de atuação para neutro NIMIEILONGITI2T DT VD Ajuste do dial de tempo para neutro 010200 s I def VD Corrente de partida da unidade de tempo definido de neutro 01550 A TC T def VD Tempo de fase definido de neutro 010240 s I inst VD Corrente da unidade instantânea de neutro 01550 A TC c Cálculo das impedâncias Impedâncias equivalentes da concessionária Ponto A Observar inicialmente a Figura 1075 que mostra os vários trechos do alimentador 0112 da SE Concessionária que atende ao empreendimento de acordo com a informação técnica do ponto de conexão fornecido pela concessionária Os valores das impedâncias equivalentes para sequência positiva e zero na base de 100 MVA fornecidos pela concessionária no barramento da SE Concessionária são Req 00138 pu Tabela 1019 Tabela de especificações técnicas do relé Pextron URPE 7104 Tabela de especificação técnica Grandeza Corrente alternada Característica Quantidade 3 fases 12 neutros Entrada de Medição Consumo de entrada de medição de corrente para a fase com 5 A 0175 VA Consumo de entrada de medição de corrente para a fase com 5 A 0175 VA Impedância de entrada da fase ZIN 7 mΩ Impedância de entrada de neutro ZIN 7 mΩ Ajuste TAP A B C AJ acima 50 vide item 32a 025 a 1600 A 001 A em 001 A DN AJ acima 250 vide item 32a 015 a 650 A Capacidade Térmica Fase e neutro Permanente 15 A Tempo de curtocircuito 1 s 300 A Dinâmica 01 s 1000 A Frequência de entrada 60 Hz Padrão 50 Hz 2 Hz Sob encomenda Unidade Temporizada 5151 NGS Tempo independente Dial de tempo DT Curvas NIMIEILONGITI2T 010 a 200 Tempo definido independente 005 a 240 Relação de rearme DROPOUT 99 Unidade Instantânea 5050 N Entrada de fase ABC 025 a 100 A Entrada de neutro D 015 a 50 A Tempo de operação 50 ms Relação de rearme DROPOUT 99 Entradas Lógicas Nível Nível baixo desligado 0 a 20 VcaVcc Tensão Nível alto ligado 80 a 250 VcaVcc Faixa 1 Nível Nível baixo desligado 0 a 10 VcaVcc Tensão Nível alto ligado 20 a 80 VcaVcc Faixa 2 Funções de bloqueio XB1 Bloqueio relê de neutro 50N51NGS XB2 Bloqueio unidade instantânea fase 50 XB2 Bloqueio unidade temporizada fase 51 XB4 Registro de corrente e rearme bandeirola Cálculo das impedâncias da rede aérea entre o Ponto A e o Ponto B Corresponde às impedâncias do trecho 1 em cabo 2668 MCM CAA com comprimento de 1265 km e que liga a subestação de distribuição da SE Concessionária no Ponto A com o poste de derivação no Ponto B de acordo com a Figura 1075 Os valores de impedância valem Rpcc1 02391 Ωkm resistência de sequência positiva do cabo Xpcc1 02391 Ωkm reatância de sequência positiva do cabo Rpcc1 02391 Ωkm resistência de sequência zero do cabo Xpcc1 02391 Ωkm reatância de sequência zero do cabo Logo a impedância do trecho 1 vale Figura 1075Diagrama das impedâncias do sistema Cálculo das impedâncias da rede aérea entre o Ponto B e o Ponto C Corresponde às impedâncias do trecho 2 em cabo 10 AWG CAA com comprimento de 1468 km Os valores de impedância valem Rpcc2 06955 Ωkm resistência de sequência positiva do cabo Xpcc2 04984 Ωkm reatância de sequência positiva do cabo Rpcc2 08733 Ωkm resistência de sequência zero do cabo Xpcc2 10219 Ωkm reatância de sequência zero do cabo Logo a impedância do trecho 2 vale Cálculo das impedâncias da rede aérea entre o Ponto C e o Ponto D trecho 3 Corresponde às impedâncias do trecho 3 em cabo de cobre 16 mm2 AWG com comprimento de 1699 km Os valores de impedância valem Rpcc3 13080 Ωkm resistência de sequência positiva do cabo Xpcc3 04802 Ωkm reatância de sequência positiva do cabo Rzcc3 14858 Ωkm resistência de sequência zero do cabo Xzcc3 20045 Ωkm reatância de sequência zero do cabo Logo a impedância do trecho 3 vale Cálculo das impedâncias da rede aérea entre o Ponto D e o Ponto E trecho 4 Corresponde às impedâncias do trecho 4 em cabo de cobre 35 mm2 com comprimento de 0260 km Os valores de impedância valem Rpc4 08620 Ωkm resistência de sequência positiva do cabo Xpc4 03567 Ωkm reatância de sequência positiva do cabo Rzc4 13522 Ωkm resistência de sequência zero do cabo Xzc4 18222 Ωkm reatância de sequência zero do cabo Logo a impedância do trecho 4 vale Cálculo das impedâncias da rede subterrânea entre o Ponto E e o Ponto F trecho 6 d Corresponde às impedâncias do trecho 6 em cabo de cobre isolado de 35 mm2 com comprimento de 0028 km Os valores de impedância valem Rpc5 10912 Ωkm resistência de sequência positiva do cabo Xpc5 01692 Ωkm reatância de sequência positiva do cabo Rzc5 25460 Ωkm resistência de sequência zero do cabo Xzc5 2864 Ωkm reatância de sequência zero do cabo Logo a impedância do trecho 5 vale Cálculo da impedância do transformador de 750 kVA na base de 100 MVA Ztr Xtr 60 0060 pu Ztr 750kVA Logo a impedância em pu do transformador na base de 100 MVA vale Cálculo da impedância de contato com a terra Será considerado o valor indicado pela concessionária que é 100 Ω Cálculo das correntes de curtocircuito No ponto de conexão A soma das resistências e reatâncias até o ponto de conexão vale Rptot 00138 15882 05361 11669 01177 34227 pu Xptot 04439 25162 03842 04284 00487 38214 pu Rztot 00 27693 06732 13255 01846 49526 pu Xztot 03453 103351 07877 17883 02488 135052 pu Logo a impedância a até o ponto de conexão vale Zppc 34227 j38214 513014815 pu Zzpc 49526 j135052 1434866986 pu Curtocircuito trifásico no ponto de conexão Corrente de curtocircuito faseterra máxima Corrente de curtocircuito faseterra mínima Corrente de curtocircuito no barramento da SE Indústria A impedância até o transformador vale Rptot 34227 0016 34387 pu Xptot 38214 00025 38239 9u Rztot 49526 00374 49900 pu Xztot 135052 00421 135473 pu Logo a impedância a até o barramento primário da SE Indústria Zppc 34387 j38239 514104804º pu Rzpc 49900 j135473 1443706977º pu Curtocircuito trifásico no barramento da SE Indústria e Corrente de curtocircuito fase e terra máxima Corrente de curtocircuito fase e terra mínima Cálculo da corrente de curtocircuito nos terminais secundários do transformador de 750 kVA A impedância até o secundário do transformador vale Rppc 514104801º 0 8090º 34393 j118211 pu 1231137377º pu Rzpc 1443706977º pu Corrente de curtocircuito trifásico Corrente de curtocircuito faseterra Os valores das correntes de curtoscircuitos estão mostrados na Figura 1076 Determinação dos ajustes da proteção em média tensão A concessionária forneceu os principais dados de ajuste de sua proteção referente ao alimentador de distribuição 01I2 da SE Concessionária que atenderá a SE Indústria Os valores de ajuste do relé do alimentador 01I2 da SE Concessionária fornecidos pela concessionária estão na Tabela 1017 Os dados de catálogo do relé Pextron 7104 estão contidos nas Tabelas 1018 e 1019 Determinação dos ajustes das proteções de sobrecorrente instantânea e temporizada de fase 5051 Determinação do tempo de resposta do relé temporizado de fase 51 da SE Concessionária para defeito na barra da SE Indústria Como a curva do relé do alimentador da 01I2 da SE Concessionária que suprirá a SE Indústria é de característica muito inversa seu tempo de atuação para a corrente de curtocircuito na barra da SE Indústria vale Determinação da corrente de atuação da unidade temporizada de fase do relé da SE Indústria 51 Para um fator de sobrecarga permitido de 20 K 12 temse Logo o ajuste da corrente de atuação do relé vale Barra 03 SE Indústria I3f 813 A I3f 498 A I3f 73 A 750 kVA 1250 A ABB Rele 2 52 TC 2005 A Barra 02 D Cabo CU 35 mm² 260 m Trecho 4 Cabo CU 35 mm² 28 m Trecho 6 Ponto de entrega Trecho 5 C Trecho 2 Cabo AL 10AWG 1468 km B Trecho 1 A Barra 01 SE Concessionária TC2005AA I3f 813 A I3f 498 A I3f 73 A Rele 2 52 Barra F Tempo Barra F 050 s 008 s 078 s 3F FTMA FTMI I3f 12340 A I4f 14076 A Figura 1076 Diagrama das correntes de defeito e ajustes Determinação do tempo e curva de atuação da unidade temporizada de fase do relé da SE Indústria 51 O tempo de atuação do relé da SE Indústria vale Tri Tri Tco Tri tempo de atuação do relé digital da SE Indústria Trc 56 tempo de atuação do relé digital da SE Concessionária Tco intervalo de coordenação neste caso será considerado o intervalo de coordenação igual a 030 s 56 Tri 030 Tri 56 030 53 s tempo de atuação do relé da SE Indústria Tratandose de um tempo muito elevado iremos considerar o tempo de atuação do relé da SE Indústria no valor de 050 s Neste caso o intervalo de tempo de coordenação será de T Tri Tri Tri 56 050 51 030 s condição satisfeita Iremos utilizar para o relé de proteção geral da SE Indústria a curva de tempo muito inversa igual à curva do relé da SE Concessionária Assim podese selecionar a curva de atuação do relé da SE Indústria em função da corrente de curtocircuito nos terminais primários do transformador da SE Indústria ou seja Tri 135 Tms Tms 050 81338 1135 072 Determinação da corrente de atuação da unidade tempo definido de fase do relé da SE Indústria 50 Será habilitada a função 50 de tempo definido TD para uma corrente duas vezes superior à corrente de energização do transformador garantindo assim que o relé não atuará durante a energização desse equipamento ou seja I51 2 Img 2 500 A O valor do ajuste da corrente de TD do relé será Ia50 500RTC 50040 125 A Taj 010 s valor assumido Determinação dos ajustes das proteções de sobrecorrente instantânea e temporizada de neutro 5051N Determinação do tempo de atuação da unidade temporizada de neutro do relé da SE Concessionária 51N para defeito faseterra mínimo na SE Indústria Para a corrente de curtocircuito faseterra mínima na barra da SE Indústria temos Trc 135 Tms 135 7326 1 064 47 s Tabela 1020 Ajustes das proteções do relé da SE Indústria Proteção do relé da SE Indústria URPE 7104 Proteção de sobrecorrente de fase 5051 Proteção de sobrecorrente de neutro 5051N Item Tipo Ajuste Item Tipo Ajuste Figura 1077 1 Pickup 095 A 1 Pickup 050 A 2 Curva 072 2 Curva 015 3 Tipo de curva Muito inv 3 Tipo de curva Muito inv 4 Instantâneo 125 A 4 Instantâneo 050 A 5 Tempo do TD 010 s 5 Temp do Inst 0 Determinação da corrente de atuação da unidade temporizada de neutro do relé da SE Indústria 51N Curvas de coordenação para defeitos trifásicos Serão consideradas duas condições Corrente de desequilíbrio do alimentador Será considerada uma corrente de desequilíbrio de 20 da corrente de carga máxima da SE Indústria Ides 020 Iat 020 38 76 A Corrente mínima de operação do relé A corrente mínima de operação do relé digital vale 10 da corrente primária do transformador de corrente informação do catálogo do fabricante e válida praticamente para todos os relés digitais Iimín 010 Ipr 010 200 20 A Logo será adotada a corrente mínima de operação do relé f Determinação do tempo e curva de atuação da unidade temporizada de neutro do relé da SE Indústria 51N para defeito faseterra mínimo Será adotada a curva de característica muito inversa o mesmo tipo de curva do relé da SE Concessionária Para a corrente de curtocircuito faseterra mínima na barra da SE Indústria podemos determinar o tempo de atuação do relé 51N da SE Indústria Tri Tri ΔT Trc 47s tempo de atuação do relé digital da SE Concessionária Tri tempo de atuação do relé digital da SE Indústria ΔTco intervalo de coordenação 47 Tri 030 Tri 47 030 4 4 stempo de atuação do relé da SE Indústria Tratandose de um tempo muito alto para atuação do relé da SE Indústria e uma corrente de curtocircuito muito baixa ajustaremos o relé para na sua curva mínima disponível 015 para se obter o menor tempo de atuação do mesmo Neste caso o ajuste da curva de atuação do relé vale A curva e o tempo de ajuste do relé temporizado de neutro da SE Indústria valem Determinação do tempo de atuação da unidade temporizada de neutro do relé da SE Concessionária 51N para defeito faseterra máximo na SE Indústria Para a corrente de curtocircuito fase e terra máxima na barra da SE Indústria podemos determinar o tempo de atuação do relé 51N da SE Concessionária Determinação do tempo de atuação da unidade temporizada de neutro do relé da SE Indústria 51N para defeito faseterra máximo Para a corrente de curtocircuito faseterra máxima na barra da SE Indústria o tempo de atuação do relé 51N vale Determinação da corrente de atuação da unidade instantânea de neutro do relé da SE Indústria 50N para a corrente de curtocircuito fase terra mínima A corrente mínima de operação do relé digital vale 10 da corrente primária do transformador de corrente Iimín 010 Ipr 010 200 20 A Logo a corrente de ajuste da unidade instantânea de neutro será de 20 A O ajuste no relé vale Os valores de ajuste do relé digital Pextron 7401 estão contidos na Tabela 1020 Determinação da corrente nominal do fusível de proteção da rede de distribuição na barra da SE Indústria A corrente máxima de carga vale Int 7503 138 313 A 150 145 140 135 130 125 SE Concessionária 120 115 110 105 100 095 090 085 080 075 070 065 060 055 050 045 040 035 030 025 020 015 010 005 000 00 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 SE Indústria Fusível de 100 K Tempo s Corrente A Figura 1078 Curvas de coordenação para defeitos monopolares Logo a corrente nominal do fusível vale Inf 15 Int 15 313 47 A Foi adotado o fusível de 100 K para permitir seletividade com o relé da SE Indústria As curvas dos relés e do fusível estão contidas no gráfico da Figura 1077 g Determinação dos ajustes de tempo e corrente para defeitos na barra de baixa tensão da SE Indústria Dados do sistema Corrente de curtocircuito trifásica 12341 A Corrente de curtocircuito fase e terra 14076 A Dados do disjuntor Fabricante ABB Modelo Sace Emax Microprocessador Sace PR111 Corrente nominal do disjuntor 1250 A Capacidade de interrupção 65 kA Corrente térmica de curtocircuito 1 s 55 kA h Tabela 1021 Ajustes do disjuntor Corrente de ajuste Múltiplo da corrente ajustada para defeitos trifásicos Funções de proteção do microprocessador do disjuntor de baixa tensão Funções de Proteção e Valores de Ajuste do SACE PR 111 ABB Função Faixas de correntes Tempo de atuação Pode ser excluída Relação t tI Proteção de sobrecarga L I1 04 In Com corrente Não t kI2 05 In I 6I1 06 In t1 3 s curva A 07 In 6 s curva B 08 In 12 s curva C 09 In 18 s curva D 095 In 1 In Proteção seletiva de curto circuito S I2 1 In Com corrente Sim t kI2 curva tempo corrente 2 In I 8 In 3 In t2 005 s curva A 4 In 010 s curva B 6 In 025 s curva C 8 In 05 s curva D 10 In I2 1 In Com corrente Sim t k curva tempo corrente 2 In I I2 3 In t2 005 s curva A 4 In 010 s curva B 6 In 025 s curva C 8 In 05 s curva D 10 In Proteção de falta a terra I I3 15 In 2 In 4 In 6 In 8 In 10 In 12 In Atuação instantânea Sim t k Proteção de curtocircuito instantâneo G I4 02 In Com corrente 03 In I 4 I4 04 In t4 01 s curva A 08 In 02 s curva B 09 In 04 s curva C 1 In 08 s curva D Sim t kI2 i Ajuste das curvas no microprocessador Para sobrecarga e curtocircuito temporizada Temos os seguintes ajustes no disjuntor veja gráfico da Figura 1080 Ajuste da função de proteção L Ajuste da corrente I1 04 In Ajuste do tempo T1 Curva A Desabilitar a função de proteção S veja frontal do relé Para corrente de curtoscircuitos instantânea Ajuste da função de proteção I Ajuste da corrente I3 15 In Temos os seguintes ajustes no disjuntor veja o gráfico da Figura 1080 Figura 1079Vista frontal do microprocessador do disjuntor de baixa tensão Figura 1080Curva de atuação da proteção de fase do disjuntor de baixa tensão Figura 1081Curva de atuação da proteção de terra do disjuntor de baixa tensão Curvas de coordenação do disjuntor de baixa tensão e relés primários Para defeitos a terra instantânea Ajuste da função de proteção G Ajuste da corrente I4 02 x ln Ajuste do tempo T4 Curva A Principais conclusões Para curtoscircuitos trifásicos na barra da SE Indústria Unidade 51 Há plena coordenação entre a cadeia de proteções SE Indústria Fusível SE Concessionária para qualquer valor da corrente de curtocircuito trifásico na barra da SE Indústria Veja o gráfico da Figura 1077 Para curtoscircuitos trifásicos na barra da SE Indústria Unidade 50 Há plena coordenação entre a cadeia de proteções SE Indústria Fusível SE Concessionária até o valor da corrente de curtocircuito trifásico na barra da SE Indústria 813 A Veja o gráfico da Figura 1077 Para curtoscircuitos monopolares na barra da SE Indústria Unidade 51N Há coordenação entre o relé da SE Indústria e o relé da SE Concessionária até o valor da corrente de curtocircuito na barra da SE Indústria Veja o gráfico da Figura 1078 O fusível coordena com o relé da SE Indústria e não coordena com a SE Concessionária Para curtoscircuitos monopolares na barra da SE Indústria Unidade 50N valor mínimo alta impedância a proteção atua no tempo igual a zero Não há coordenação entre a cadeia de proteções SE Indústria SE Concessionária O fusível não coordena com o relé da SE Concessionária Para curtoscircuitos na barra de baixa tensão do transformador Há coordenação entre o disjuntor geral de proteção baixa tensão do transformador de 750 kVA e o relé primário da SE Indústria até o valor da maior corrente de defeito na barra que o curtocircuito monopolar Veja o gráfico da Figura 1081 Fusíveis primários São elementos de proteção para sistemas primários aplicados na interrupção de correntes de curtocircuito É desaconselhável seu uso na proteção de sobrecarga de transformadores de subestação A proteção com fusíveis primários pode ser obtida utilizandose um dos dois elementos mais conhecidos ou seja Fusíveis limitadores de corrente Já descritos na Seção 9312 os fusíveis primários limitadores de corrente são elementos importantes na proteção geral de pequenas subestações industriais ou na proteção de unidades de transformação que podem compor uma subestação industrial de pequeno porte Os fusíveis limitadores atuam segundo curvas de tempo inverso conforme mostra a Figura 1083 Elos fusíveis São elementos metálicos que operam no interior de um cartucho de fenolite parte integrante das chaves fusíveis indicadoras assunto este tratado na Seção 932 São utilizados na proteção geral de pequenas subestações industriais do tipo aéreo A Figura 1084 fornece as curvas características dos fusíveis do tipo K Já a Tabela 1019 apresenta as correntes nominais dos elos fusíveis de distribuição para a proteção dos transformadores de acordo com a potência indicada Tabela 1022 Elos fusíveis de distribuição Potência do transformador 15 Elo fusível 1 H 30 2 H 45 3 H 75 5 H 1125 6 K 150 8 K 225 10 K Figura 1083Curvas de atuação dos fusíveis limitadores de corrente Figura 1084Curvas de atuação de fusíveis do tipo K