Apresentação TCC

Trabalho de Conclusão de CursoTrabalho de Conclusão de Curso

GABRIEL GRANZOTTO MADRUGA

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ESTUDO DA COORDENAÇÃO DE PROTETORES CONTRA SURTOS EM BAIXA TENSÃO

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

Todo sistema elétrico, seja ele, de transmissão, de distribuição, ou até de instalações industriais, têm sua construção planejada em função de análises de curtos-circuitos, fluxo de carga, cargas prioritárias, e possíveis transitórios que podem ocorrer no sistema.

Apesar destes sistemas operarem em regime constante durante a maior parte do tempo, os sistemas elétricos devem ser projetados para suportar solicitações extremas de tensões e correntes que podem vir à ocorrer (sobretensões e sobrecorrentes).

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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

Para as concessionárias existem os prejuízos financeiros referentes a ressarcimentos aos consumidores. Ressarcimentos estes que têm como causa a queima de equipamentos internos à instalação na unidade consumidora.

Para o consumidor, fica um sistema desprotegido, que pode causar danos materiais.

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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

Equipamentos de serviços vitais, como por exemplo:

Telecomunicações; Suporte à vida; Segurança; Em instalações com inflamáveis,

não podem estar sujeitos à queima por eventos de sobretensões.

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OBJETIVOOBJETIVO

Testar a eficácia de dispositivos de proteção contra surtos, quando aplicados em instalações residenciais de forma coordenada.

Garantindo assim, uma melhor proteção das cargas mais preciosas no ambiente, e que têm maior sensibilidade à estes tipos de eventos.

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SOBRETENSÕESSOBRETENSÕES

Ocorrem devido à fatores:

Internos ao sistema elétrico: manobra de equipamentos (comutação de cargas indutivas, acoplamentos de banco de capacitores ao sistema, ...), faiscamentos (“Flashhover”), descargas eletrostáticas, entre outros.

Externos ao sistema elétrico: acoplamento elétrico a potenciais mais altos, comutações na rede de alimentação, descargas atmosféricas que atingem direta ou indiretamente as redes de distribuição.

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ATERRAMENTOATERRAMENTO

Para um funcionamento eficaz do sistema de proteção, é necessário ter um sistema de aterramento de boa qualidade.

Medições devem ser feitas para garantir que existe um aterramento de baixa impedância na instalação.

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Sistema TN-C

DESCARGAS DESCARGAS ATMOSFÉRICASATMOSFÉRICAS

São as mais importantes formas de origem de surtos, e estão intimamente ligadas à trovoadas.

45.000 trovoadas ocorrem diariamente no mundo;100.000 raios caem sobre a terra a cada segundo.

Formação dos raios:

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DESCARGAS DESCARGAS ATMOSFÉRICASATMOSFÉRICAS

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O raio principal, ou descarga de retorno, que vai da terra para a nuvem através do túnel ionizado, viaja a velocidade de 30.000 Km/seg.

No raio de retorno, as correntes são elevadíssimas, entre 2.000 e 200.000 Ampéres.

Pode haver uma terceira descarga, com correntes entre 100 a 1.000 Ampéres.

Suas tensões podem chegar a 400 kV.

EFEITOS SECUNDÁRIOSEFEITOS SECUNDÁRIOS

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Não é necessário que um raio atinja a rede elétrica para que haja a dispersão do surto pela rede.

Quando um raio atinge o solo, pode ocorrer a indução de tensões elevadas nos circuitos próximos ao local da queda.

PROPAGAÇÃO DE ONDAS EM PROPAGAÇÃO DE ONDAS EM TERMINAÇÕESTERMINAÇÕES

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Para Z2 = Z1:

Para Z2 = 0:

Para Z2 = :

Vt = Vi

Vr = 0

Vt = 0

Vr = -1 x Vi

Vt = 2 x Vi

Vr = Vi

CASAMENTO DE

IMPEDÂNCIAS

SUPRESSORESSUPRESSORES

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Os supressores trabalham de forma à limitar os surtos de tensões e correntes que podem vir à danificar equipamentos.

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO

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Quando a tensão no circuito for superior à nominal, sua impedância elétrica será reduzida de forma a constituir um caminho de curto-circuito para o terra.

Principais tipos: Varistores; Centelhadores; Diodos de Proteção.

VARISTORESVARISTORES

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“VDR” – Voltage-Dependent Resistor (Não linear Lei de Ohm)

Seu Funcionamento é caracterizado pelos grãos de óxido de zinco presentes em seu interior, que variam a resistência em suas interfaces conforme o gradiente de tensão.

CARACTERÍSTICAS - CARACTERÍSTICAS - VARISTORESVARISTORES

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Tempo para entrar em operação muito curto (algumas dezenas de ηs);

Componente de baixo custo;

Facilidade de instalação e manutenção (troca);

Não deixa passar corrente de curto de freqüência industrial;

Limitada capacidade de operação – até 80kA;

Corrente de fuga;

Deve ser supervisionado (Led’s de indicação de funcionamento).

CENTELHADORES À GÁSCENTELHADORES À GÁS

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Constituído de uma câmara contendo gás pressurizado e eletrodos de descarga.

Funcionamento: quando a tensão nominal é excedida, a elevação de tensão para a tensão de surto deixa-a maior do que a rigidez dielétrica do gás contido na câmara pressurizada. Assim, ocorre uma descarga elétrica entre seus terminais constituíndo um curto-circuito à terra.

CARACTERÍSTICAS - CENTELHADORESCARACTERÍSTICAS - CENTELHADORES

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Tempo de operação lento;

Elevado custo;

Não possue corrente de fuga;

Capacidade de operação elevada (na ordem de 100 kA);

Longa vida útil;

Provoca curto-circuito em operação (Impróprio para ambientes explosivos);

Ruídos de alta freqüência durante a operação.

DIODOS DE PROTEÇÃODIODOS DE PROTEÇÃO

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ہ Derivado do Diodo Zenner (mesmo funcionamento);

ہ Constituído de silício;

ہ Podem ser unidirecionais ou bidirecionais;

ہ Comuns em placas de circuito impresso.

CARACTERÍSTICAS - CARACTERÍSTICAS - DIODOSDIODOS

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ہ Tempo de operação muito curto (dezenas de ηs);

ہ Pequeno Tamanho;

ہ Baixa capacidade de absorção (feitos especialmente para surtos de origem atmosférica de baixa energia e descargas eletrostáticas);

ہ Custo elevado;

ہ Componente comumente presente em diversos aparelhos eletrônicos.

COORDENAÇÃO DE COORDENAÇÃO DE PROTETORESPROTETORES

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O uso coordenado de protetores contra surtos deve ser feito baseado nas características dos dispositivos (capacidade de absorção, tempo de operação, vida útil, ...).

COORDENAÇÃO DE COORDENAÇÃO DE PROTETORESPROTETORES

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Cada dispositivo deve trabalhar de forma à absorver uma parcela do surto, reduzindo assim a tensão de surto para o próximo estágio da instalação (efeito cascata).

CIRCUITO PROPOSTOCIRCUITO PROPOSTO

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ENSAIOSENSAIOS

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FONTEFONTE

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ALIMENTAÇÃOALIMENTAÇÃO

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1º ESTÁGIO 1º ESTÁGIO (CENTELHADOR)(CENTELHADOR)

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2º ESTÁGIO (VARISTOR)2º ESTÁGIO (VARISTOR)

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CABOSCABOS

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CIRCUITOCIRCUITO

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RESULTADOS RESULTADOS EXPERIMENTAISEXPERIMENTAIS

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Tensão da Fonte = 120 V CH1 – Fonte CH2 – Carga

RESULTADOS RESULTADOS EXPERIMENTAISEXPERIMENTAIS

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Tensão da Fonte = 240 V CH1 – Fonte CH2 – Carga

RESULTADOS RESULTADOS EXPERIMENTAISEXPERIMENTAIS

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Tensão da Fonte = 540 V CH1 – Fonte CH2 – Carga

RESULTADOS RESULTADOS EXPERIMENTAISEXPERIMENTAIS

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Tensão da Fonte = 540 V CH1 – Fonte CH2 – Carga

CONCLUSÕESCONCLUSÕES

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As conclusões deste trabalho vêm ao encontro dos objetivos propostos no início do mesmo. Constatou-se que existe uma maior eficiência na coordenação dos protetores.

Recomendações podem ser feitas, como o uso de Pára-Raio de Baixa Tensão na conexão entre a rede da concessionária e o ramal de entrada do consumidor.

REFERÊNCIAS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASBIBLIOGRÁFICAS

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1. KINDERMANN, GERALDO, CANPAGNOLO, JORGE M. Aterramento elétrico. - 3ª.ed. -Porto Alegre: Sagra, 1995.

2. KINDERMANN, GERALDO, Descargas atmosfericas - 2.ed. - Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 1997..

3. FILHO, SILVÉRIO V., Aterramentos elétricos :conceitos básicos, técnicas de medição e instrumentação, filosofias de aterramento - São Paulo : Artliber, 2002.

4. MAMEDE FILHO, JOÃO Instalações elétricas industriais - 8.ed. - Rio de Janeiro : LTC, 2010.