View
528
Download
9
Category
Preview:
DESCRIPTION
Material utilizado no curso de subestações sobre pára-raios não-lineares
Citation preview
Pára-raios a resistor não linear
• Sobretensões de origem interna (manobras) Sobretensões de origem externa (descargas atmosféricas)
• Danificar os equipamentos de uma subestação
• Pára-raios atuam como limitadores de tensão • Valores acima de um determinado nível de tensão são impedidos de
alcançar os equipamentos (ceifadores)
INTRODUÇÃO
• Utilizam as propriedades de não-linearidade dos elementos • Conduzir altas correntes de descarga com baixas tensões residuais • Oferecer alta impedância para as correntes subseqüentes fornecidas
pelo sistema
• Elementos capazes de desempenhar estas funções • Carboneto de Silício – SiC • Óxido de Zinco – ZnO
Pára-raios a resistor não linear
ASPECTOS CONSTRUTIVOS
• Resistor não-linear – SiC
• Centelhadores (gaps) • Em série com os blocos
de resistores não-lineares
• Assegurar a disrupção das correntes subseqüentes
• Corrente conduzida
Pára-raios a resistor não linear – Aspectos construtivos
PÁRA-RAIOS DE CARBONETO DE SILÍCIO
5I K V= ×
• Resistor não-linear – ZiO
• Não possuem centelhadores
• Curva de atuação sem transitórios
• Corrente conduzida
onde α varia entre 25 e 30
Pára-raios a resistor não linear – Aspectos construtivos
PÁRA-RAIOS DE ÓXIDO DE ZINCO
I K V α= ×
Classe estação: 20kA, 15kA e 10kA; Classe distribuição: 5kA séries A e B; Classe secundária: 1,5kA
Pára-raios a resistor não linear
CLASSIFICAÇÃO (NBR 5424)
• Utilização segundo o nível de proteção: • Pára-raios de 10kA – sistemas acima de 69kV • Pára-raios de 5kA série A – sistemas de transmissão abaixo de 69kV • Pára-raios de 5kA série B – transformadores de distribuição • Pára-raios de classe secundária – tensões de até 660V, têm pouca
utilização, basicamente na entrada de consumidores de baixa tensão de algumas concessionárias
• Definida em função das sobretensões previstas
– Valor do curto-circuito monopolar define a tensão nominal – Depende de:
• Configuração do sistema • Impedância inserida no neutro do transformador (Δ-Υ)
• Caso a sobretensão temporária da rede supere o valor
máximo admitido pelo pára-raios, deve-se selecionar outro com tensão nominal superior
Pára-raios a resistor não linear
SELEÇÃO DE PÁRA-RAIOS
Determinação da tensão fase-terra (60Hz) no local de instalação do pára-raios:
• Determinar as relações:
• Escolher o gráfico mais adequado ao valor de
• Determinar o fator de aterramento (Fa) estimado através do gráfico
• Determinar o valor da maior tensão fase-neutro em qualquer fase para qualquer tipo de falta, multiplicando a tensão de linha máxima de operação do sistema pelo fator de aterramento.
Pára-raios a resistor não linear – Seleção de pára-raios
pos
pos
RX
zero
pos
XX
zero
pos
RX
pos
pos
RX
Pára-raios a resistor não linear – Seleção de pára-raios
Pára-raios a resistor não linear – Seleção de pára-raios
Pára-raios a resistor não linear – Seleção de pára-raios
Exemplo:
Determinar a tensão nominal do pára-raios a ser instalado no ponto P de um sistema de distribuição, sabendo:
• Resistência de seqüência positiva do sistema: 0,2035Ω • Resistência de seqüência zero do sistema: 1,1089Ω • Reatância de seqüência positiva do sistema: 0,47Ω • Reatância de seqüência zero do sistema: 1,6937Ω • Máxima tensão de operação: 14,4kV
Pára-raios a resistor não linear – Seleção de pára-raios
• Classe estação • Classe distribuição • Classe secundária
• Coordenação de Isolamento – Deve existir uma margem de proteção entre:
• Tensão suportável de impulso atmosférico • Tensão de manobra do equipamento • Nível de proteção do pára-raios
• Relações de proteção recomendadas:
– 1,20 para impulso atmosférico – 1,15 para manobra
Pára-raios a resistor não linear – Seleção de pára-raios
• Descarga atmosférica atinge uma linha de transmissão;
• Sobretensão limitada ao valor de tensão disruptiva do pára-raios na entrada da subestação
• Tensão residual do pára-raios se propaga para o interior da subestação
– reflexões nos pontos de descontinuidade até atingir o transformador de potência (circuito aberto)
Pára-raios a resistor não linear
LOCALIZAÇÃO DOS PÁRA-RAIOS
• Máxima tensão que deve chegar ao transformador:
Vnpp - nível de proteção do pára-raios, em kV; K - taxa de crescimento da onda de tensão, em kV/μs T - tempo de percurso entre pára-raios e transformador, em μs
D - distância entre transformador e pára-raios, em m vprop - velocidade de propagação da onda de tensão, em m/μs
Pára-raios a resistor não linear – Localização dos pára-raios
2m nppV V K T= + × ×
prop
DTv
=
• De forma aproximada:
Vd – Tensão resultante da descarga do pára-raios (tensão residual mais a queda de tensão nos condutores de aterramento)
C – Constante de natureza dos cabo entre pára-raios e trafo 75 para cabos subterrâneos 150 para cabos aéreos
• Queda de tensão nos condutores de aterramento:
Lc - comprimento do condutor, em m Id - corrente de descarga, em kA
Pára-raios a resistor não linear – Localização dos pára-raios
m dV VD CK− = ×
1,3c c dV L I= × ×
Exemplo:
Calcular a distância máxima a que deve ficar o pára-raios que protege um transformador que faz parte de uma SE de 10MVA, cujas principais características são:
• Tensão nominal: 72,5kV • Tensão suportável de impulso atmosférico: 350kV • Impedância de surto do cabo subterrâneo: 50Ω • Impedância de surto do circuito aéreo: 450Ω • Taxa de crescimento da frente de onda: 100kV/ μs
Pára-raios a resistor não linear – Localização do pára-raios
Pára-raios a resistor não linear – Localização do pára-raios
Recommended