Equipamentos de Proteção - Professor Elétrico

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁCampus Toledo

Equipamentos de Proteção Prof. Vilmair E. Wirmond

Ano 2010


A elaboração de um sistema de proteção temos que ter em mente alguns conceitos básicos, porém importantíssimos:

Seletividade: E a capacidade que possui o sistema de proteção de selecionar a parte danificada da rede e retirá-la de serviço sem afetar os circuitos bons.

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 deve ser feito globalmente e não setorialmente. Projetos setoriais implicam uma descoordenação do sistema de proteção, trazendo como consequência interrupções em setores que não foram afetados pela falha.


É um equipamento destinado à proteção de sobrecorrentes de circuitos primários, utilizados em redes aéreas de distribuição urbana e rural e em pequenas subestações de consumidor e de concessionária.Dotada de um elemento fusível que responde pelas características da chave.

Chave Fusível

Porta-fusível

Terminal fonteSuporte de fixação

Articulação

Olhal para manobra

Terminal carga

Isolador de corpo único

Chave fusível de isolador de corpo único


Articulação

Base metálica

Terminal fonte

Guia para o porta fusíveis

Terminal carga

Porta-fusível

Chave Fusível do tipo pedestal - 25kV


Chave Fusível Polimérica de Distribuição


Chave Fusível tipo Pedestal – 69kV


Chave fusível religadora de abertura monopolar

• Permite o rápido religamento no caso de curtos-circuitos transitórios.• Em falha, apenas o primeiro fusível é aberto, transferindo a corrente para o segundo fusível. Se o curto-circuito persistir o segundo fusível é aberto.


Cartucho ou porta-fusível:

•Fabricado de fenolite e revestido internamente de substâncias que aumentam a robustez mecânica e também geram gases no momento da ruptura do elo fusível interno que eliminam o arco elétrico.• Servem como indicador visual da falha.


Elo fusívelÉ o elemento sensível à altas correntes e que se rompe internamente ao porta-fusível desligando o circuito.

Elo fusível de botão• Possuem na etremidade superior um botão metálico que vai preso à parte superior do porta fusível.• Correntes entre 1 e 50 A.

Elo fusível de botão

Elo fusível de argola• Possuem em suas extremidades duas argolas.Usados em sistemas MRT (monofilar com retorno por terra) de redes rurais.


Tipos de Elos Fusíveis de Distribuição:

Os elos fusíveis são designados tipos “H”, “K” e “T”, como indicados a seguir:a) tipo "H" - elos fusíveis de alto surto, com alta temporização para corrente elevadas;b) tipo "K" - elos fusíveis rápidos tendo relação de rapidez variando entre 6 (para elo fusível de corrente nominal 6A) e 8,1 (para elo fusível de corrente nominal 200A);c) tipo "T" - elos fusíveis lentos tendo relação de rapidez, variando entre 10 (para elo fusível de corrente nominal 6 A) e 13 (para elo fusível de corrente nominal 200 A).(NTC 813810/29)


Ensaios de chaves fusíveis

Ensaios de rotina:

• Destinados a comprovar a qualidade e uniformidade dos materiais empregados na fabricação da chave.

1. Inspeção geral

2. Verificação dimensional

3. Tensão suportável à frequência industrial a seco

4. Elevação da temperatura

5. Operação mecânica

6. Medição da resistência ôhmica de contato

7. Ciclos térmicos


Ensaios de tipo:

• Realizados para comprovar se um determinado tipo ou modelo de chave fusível é capaz de funcionar satisfatoriamente nas condições especificadas.

1. Todos os ensaios de rotina acima relacionados

2. Tensão suportável à frequência industrial sob chuva

3. Tensão suportável de impulso atmosférico

4. Radio interferência

5. Resistência mecânica do isolador

6. Análise química da liga do cobre

Ensaios de chaves fusíveis


Fusíveis

São dispositivos destinados à proteção dos circuitos elétricos. Se fundem quando percorridos por uma corrente de valor superior àquela para qual foram projetados.

Função: Proteção contra Curto-Circuito.


Características principais

Atuam dentro de determinadas características de tempo X corrente fornecidas em curvas específicas fornecidas pelo fabricante.Fusíveis Primários Limitadores de corrente:

Fusíveis Secundários de ação retardada: Vidro, Diazed, Cartucho, NH

Fusíveis Secundários de ação ultra-rápida: Neozed

Conhecidos como fusíveis HH


Fusíveis de baixa tensão É um dispositivo dotado de um elemento metálico com seção reduzida na sua parte média, normalmente colocado no interior de um corpo de porcelana hermeticamente fechado contendo areia de quartzo de granulometria adequada.

A IEC 269 utiliza a montagem com 2 letras, sendo que a primeira letra, denomina a "Faixa de Interrupção" , ou seja, que tipo de sobrecorrente o fusível irá atuar, que são elas:"g" - Atuação para sobrecarga e curto-circuito."a" - Atuação apenas para curto-circuito,A segunda letra, denomina a "Categoria de Utilização", ou seja, que tipo de equipamento o fusível irá proteger, que são elas:"L/G" - Proteção de cabos e uso geral"M" - Proteção de Motores"R"- Proteção de circuitos com semicondutoresSendo assim, temos as montagens dos principais fusíveis utilizados no mercado:"gL/gG"- Fusível para proteção de cabos e uso geral (Atuação para sobrecarga e curto)"aM" - Fusível para proteção de motores"aR" -Fusível para proteção de semicondutores


Fusível tipo “D”, Diametral ou Diazed

Diazed é o modelo de fusível utilizado em instalações industriais nos circuitos com motores, podendo ser utilizados em circuitos de comando como em circuitos de força. É do tipo retardado e fabricado para correntes de 2 a 63 A (Vmax = 500V e Icc = 50 kA).O conjunto de proteção Diazed é formado por: tampa, anel de proteção, fusível, parafuso de ajuste e base unipolar ou tripolar (com fixação rápida ou por parafusos)

IMPORTANTE:1) A fixação do parafuso de ajuste é feita com uma chave especial chamada de chave paraparafuso de ajuste (chave rapa).2) Na base, a conexão do fio fase deve ser no parafuso central, evitando que a parteroscada fique energizada quando sem fusível.


Montagem dos componentes


Fusíveis Diazed ou tipo “D”


Curva tempo X corrente


Fusível NHNH são as iniciais de Niederspannung Hochleitung, que em língua alemã significa Baixa-Tensão Alta-Capacidade de Interrupção.Os fusíveis NH são fabricados nas correntes de 2 a 1000 A.

Fusíveis ultrarrápidos tipo NH e aR Para proteção contra curto-circuito em semicondutores / equipamentos eletrônicos até 690 Vca. Fusíveis retardados tipo NH e D, gL/gG Para proteção contra curto-circuito e sobrecargas para linhas/cabos elétricos e aplicações gerais até 500 Vca.

Funcionamento do fusível: Em curto-circuito ou sobrecarga, o elemento fusível funde-se, abrindo o circuito elétrico, interrompendo a passagem de corrente. Caso esta abertura seja em curto-circuito, haverá uma limitação da corrente de curto circuito presumida conforme figura abaixo:

Providos de indicadores de atuação do elemento fusível. O indicador é constituído de um fio ligado em paralelo ao elemento fusível, que quando se funde provoca a fusão do fio mencionado que sustenta uma mola pressionada, provocando a liberação do dispositivo indicador, normalmente de cor vermelha.


Fusíveis ultrarrápidos tipo NH

Os fusíveis ultrarrápidos tipo NH – aR são montados em corpo cerâmico de alta qualidade, preenchimento com areia de quartzo impregnada, elemento fusível em prata pura e terminais/facas em cobre prateado. Esta construção proporciona ótimo isolamento elétrico, robustez mecânica e capacidade de resistência contra choques térmicos durante o desligamento do fusível e os valores de I²t reduzidos.



Fusíveis retardados tipo NH– gL/gG

Os fusíveis retardados tipo NH – gL/gG são montados em corpo cerâmico de alta qualidade, preenchimento com areia de quartzo, elemento fusível em cobre eletrolítico e terminais/facas em latão prateado. Esta construção proporciona ótimo isolamento elétrico, robustez mecânica e capacidade de resistência contra choques térmicos durante o desligamento do fusível.



Acessórios Fusíveis NHBase fixação fusível NH Punho saca fusível NH


Fusível Primário Limitador de correnteSão dispositivos extremamente eficazes na proteção de circuitos elétricos de média tensão devido a suas excelentes características de tempo e corrente.• São utilizados na proteção de transformadores de força, cabos e sistemas de geração, em geral acoplados à um seccionador interruptor, ou na substituição de um disjuntor de subestação de consumidor.• Capacidade de limitar a corrente de curto-circuito devido ao tempo extremamente curto em que atuam, reduzindo os esforços térmicos e dinâmicos devido ao curto.• Possuem elevada capacidade de ruptura, indicados para onde o nível de curto-circuito é muito elevado.• Podem ser usados tanto em ambiente interno como externo, dependendo do seccionador a que estão associados.• Constituídos de um corpo de porcelana vitrificada ou esmaltada, tendo internamente os elementos ativos (normalmente de prata)• e areia de quartzo que tem como função a extinção do arco elétrico.• Fabricados para corrente nominal de 1 A até 500 A e tensões de 2,2 kV até 72,5 kV.• Possuem indicador ótico de ruptura.


Fusível Primário Limitador de corrente


AterramentoUm sistema de aterramento tem como objetivos principais:• Segurança de atuação da proteção• Proteção das instalações contra descargas atmosféricas• Proteção do indivíduo contra contatos com partes metálicas da instalação energizadas acidentalmente.• Uniformização do potencial em toda área do projeto, prevenindo contra lesões perigosas que possam surgir durante uma falta fase-terra.

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS• Contato indireto: aquele que um indivíduo mantém com uma determinada massa do sistema elétrico que, por falha, perdeu sua isolação e permitiu que esse indivíduo ficasse submetido a um determinado potencial elétrico.• Limite de CA suportada pelo corpo humano é de 25mA.• Entre 15 e 25 mA existe dificuldade de soltar o objeto energizado.• Entre 15 e 80 mA o indivíduo é acometido de grandes contrações e asfixia.• Acima de 80 mA – Graves lesões musculares e queimaduras, além de asfixia imediata. Com alguns amperes, existe a eletrólise do sangue e necrose de tecidos.


Elementos de uma malha de terra Eletrodos de terra: Também chamados de eletrodos verticais ou hastes de terra.

Podem ser constituídos de: Aço galvanizado: sofre corrosão aumentando a resistência com o solo.

Portanto seu uso é restrito. Aço cobreado: vergalhão de aço coberto por uma camada de cobre. Tem

elevada resistência à corrosão. Condutor de aterramento: Condutor de cobre nu que é interligado aos eletrodos. A seção mínima é de 16 mm2 para solos ácidos e de 25 mm2 para solos alcalinos. Em subestações industriais aconselha-se por motivos mecânicos uma seção mínima de 25 mm2. A grandeza da corrente de defeito poderá impor condutores de aterramento de maior seção. Conexões: são elementos metálicos utilizados para conectar os condutores nas emendas ou derivações. Existe uma grande variedade de conectores destacando-se os seguintes:

Conectores de aparafusamento Conexão exotérmica

Condutor de proteção: Utilizado para ligar as massas (carcaças) aos terminais de aterramento. A NBR 5410 estabelece a seção dos condutores de aterramento.


Conectores aparafusados


Eletrodo de terra e condutor de aterramento


Conexão Exotérmica

É um processo de conexão a quente onde se verifica uma fusão entre o elemento metálico de conexão e o condutor. A conexão exotérmica é realizada no interior de um cadinho. Para cada tipo de conexão existe um modelo específico de cadinho.


Resistência do sistema de aterramento

Num sistema de aterramento considera-se como resistência de terra o efeito de três resistências:

Resistência das conexões existentes entre os eletrodos de terra (hastes e cabos).

Resistência relativa ao contato entre os eletrodos de terra e a superfície do terreno em torno dos mesmos.

Resistência relativa ao terreno nas imediações dos eletrodos de terra, denominada resistência de dispersão


Esquemas de Aterramento

• Primeira letra:

T - Ponto diretamente aterrado;

I - Isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento de um ponto através de uma impedância;

• Segunda letra:

T - Massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de um ponto de alimentação;

N - Massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado (corrente alternada: ponto aterrado neutro);

• Demais letras:

S - Funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos;

C - Funções de neutro e de proteção combinadas em um único condutor.


Simbologia



Esquema TN-S (O condutor neutro e o condutor de proteção são separados ao longo de toda a instalação)










Aterramento de neutro (NBR 5410)• Quando a instalação for alimentada em baixa tensão pela concessionária, o

condutor neutro deve ser sempre aterrado na origem da instalação.

• NOTAS

1- O aterramento do neutro provido pelos consumidores alimentados em baixa tensão é essencial para que seja atingido o grau de efetividade mínimo requerido para o aterramento do condutor neutro da rede pública, conforme critério de projeto atualmente padronizado pelas concessionárias de energia elétrica.

2- Do ponto de vista da instalação, o aterramento do neutro na origem proporciona uma melhoria na equalização de potenciais essencial à segurança.

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