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é gerada em tensões entre 4,16 e 34,5 kV, nível baixo para ser transmitido à grandesdistâncias de maneira econômica. Porta...
O enrolamento primário dos TC’s é, normalmente, constituído de poucasespiras (2 ou 3 espiras, por exemplo) feitas de condu...
Tipo Bucha       Tipo especial de TC tipo janela é construído e projetado para ser instaladosobre uma bucha de um equipame...
Exemplos:              0,6 – C50,0              0,3 – C2,5       A designação de acordo com a ANSI é feita indicando a cla...
A figura apresenta o esquema básico de ligação de um TP, sendo N1 > N2      São semelhantes aos transformadores de distrib...
Tipo Indutivo      Os TP indutivos são construídos segundo três grupos:                Grupo 1 - são aqueles projetados pa...
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Por ultimo, na figura abaixo percebemos a presença de um sistema de para-raios com captores Franklin na subestação não abr...
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Construção mecânica e funcionamento dos fusíveis HH      Os fusíveis de média tensão consistem basicamente de um tubo de c...
Esta corrente é aquela em que o fusível consegue interromper sem ajuda dedispositivos mecânicos. O valor é entre 2 a 3 vez...
Os tipos de elos fusíveis são:              H - elos fusíveis de alto surto, com alta temporização para correntes         ...
Base - parte fixa da chave fusível, provida de suporte de fixação do              isolador e terminais para conexão ao cir...
Referências BibliográficasMAMEDE, João. Manual de equipamentos elétricos, 1994, 2ª ed, LTC, p. 173-218.http://www.energy.s...
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Equipamento de transformação - Transformador de Força e de Instrumento. Equipamento de proteção – Para Raios, Relés e Fusíveis

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Trabalho sobre os elementos que compõem uma subestação como transformadores (força, tensão, potência, corrente) e disjuntores.

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Equipamento de transformação - Transformador de Força e de Instrumento. Equipamento de proteção – Para Raios, Relés e Fusíveis

  1. 1. INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS Equipamento de transformação - Transformador de Força e de Instrumento.Equipamento de proteção – Para Raios, Relés e FusíveisDIEGO MORAES DE CARVALHORAFAEL FRANCO SILVEIRADISCIPLINA: SUBESTAÇÕESPROF.: PATRICIA GOMES DE SOUZA FREITAS JATAI – GO
  2. 2. Equipamentos de TransformaçãoTransformadores de ForçaOs transformadores de potência são destinados a rebaixar ou elevar a tensão econsequentemente elevar ou reduzir a corrente de um circuito, de modo que não sealtere a potência do circuito. Esses transformadores podem ser divididos em doisgrupos: Transformador de força - esses transformadores são utilizados para gerar, transmitir e distribuir energia em subestações e concessionárias. Possuem potência de 5 até 300 MVA. Quando operam em alta tensão até cerca de 800 kV. Transformador de distribuição - esses transformadores são utilizados para rebaixar a tensão para ser entregue aos clientes finais das empresas de distribuição de energia. São normalmente instalados em postes ou em câmaras subterrâneas. Possuem potência de 30 a 300 kVA; em alta tensão têm tensão de 15 ou 24,2 kV, já o transformador de baixa tensão tem 380/220 ou 220/127 V. Os transformadores de força são classificados segundo o seu meio isolante,podendo ser a óleo mineral, a líquidos isolantes sintéticos pouco inflamáveis (silicone)e secos. O óleo mineral (derivado do petróleo) e os líquidos isolantes sintéticos usadosem transformadores possuem duas funções principais: isolar, evitando a formação dearco entre dois condutores que apresentem uma diferença de potencial, e resfriar,dissipando o calor originado da operação do equipamento. Os transformadores secos utilizam o ar circulante como meio isolante erefrigerante, possuindo isolamento classe B, classe F ou classe H. No acoplamento à saída dos sistemas de geração ou para a interconexão entreredes de transmissão, são utilizados transformadores ou autotransformadores deforça, trifásicos ou monofásicos, em faixas de potência acima de 5 MVA e tensões deaté 800 kV. Dependendo da aplicação, estes equipamentos são fabricados comcomutadores de tensão sem carga (NLTC), com carga (OLTC) - ou uma combinação deambos. A Siemens fornece transformadores de força de acordo com normasinternacionais e nacionais, tais como ABNT, IEC, ANSI/IEEE, etc.Transformadores elevadores para geração de energia (GSU) Dadas as limitações técnicas de isolamento na construção de geradores, aenergia elétrica produzida em usinas termoelétricas, hidrelétricas, eólicas e nucleares
  3. 3. é gerada em tensões entre 4,16 e 34,5 kV, nível baixo para ser transmitido à grandesdistâncias de maneira econômica. Portanto, a saída dos geradores é acoplada àtransformadores elevadores GSU (Generator Step-up Transformer), que elevam atensão gerada até uma tensão de transmissão, que pode ser de 245, 362, 420, 550 eaté 800 kV. Transformadores GSU podem ser trifásicos ou monofásicos, normalmentecomo comutação a vazio (sem carga – NLTC) e com detalhes de projeto queconsideram alta corrente circulante na baixa tensão, sobrexcitação devida à rejeiçãode carga, carregamento no valor nominal e transitórios de manobra.Transformadores abaixadores Reduzem a tensão desde o nível de transmissão – de 230 a 800 kV - até o nívelapropriado de distribuição, normalmente entre 13,8 e 34,5 kV.Transformadores para interconexão de sistemas Interligam sistemas de transmissão com diferentes níveis de tensão de talforma que a potência (tanto ativa quanto reativa) possa ser intercambiada entre ossistemas.Transformadores de Instrumentos Os transformadores para instrumentos são equipamentos essenciais narealização das funções de medição e de proteção nos sistemas elétricos de potência.Por meio deles podem-se medir, com segurança, os elevados valores de tensão e decorrente utilizados na produção, transmissão e distribuição de energia elétrica e,assim, fornecer as informações necessárias para faturamentos de demanda, consumode energia e também para a atuação com precisão dos sistemas de proteção,garantindo um funcionamento mais seguro dos equipamentos, subestações e linhas detransmissão a que estão associados.Transformadores de Corrente (TC) O transformador de corrente (TC) é um transformador para instrumento cujoenrolamento primário é ligado em série a um circuito elétrico e cujo enrolamentosecundário se destina a alimentar bobinas de correntes de instrumentos elétricos demedição e proteção ou controle. A figura abaixo mostra o esquema básico de um TC:
  4. 4. O enrolamento primário dos TC’s é, normalmente, constituído de poucasespiras (2 ou 3 espiras, por exemplo) feitas de condutores de cobre de grande seção. Os transformadores de corrente classificados de acordo com a sua construçãomecânica.Tipo Primário Enrolado Cujo enrolamento primário constituído de uma ou mais espiras envolvemecanicamente o núcleo do transformador. Este tipo é mais utilizado para serviços demedição, mas pode ser usado para serviços de proteção onde pequenas relações sãorequeridas.Tipo Barra Cujo primário é constituído por uma barra, montada permanentemente atravésdo núcleo do transformador. Este é adequado para resistir aos esforços de grandessobrecorrentes.Tipo Janela É aquele que não possui primário próprio e é constituído de uma aberturaatravés do núcleo, por onde passa o condutor do circuito primário.
  5. 5. Tipo Bucha Tipo especial de TC tipo janela é construído e projetado para ser instaladosobre uma bucha de um equipamento elétrico, fazendo parte integrante dofornecimento deste. Pelo seu tipo de construção e instalação, o circuito magnético dos TC’s tipobucha é maior que nos outros TC’s, sendo mais precisos para corrente altas, poispossuem menor saturação. Em baixas correntes são menos precisos em virtude damaior corrente de excitação, razão pela qual não são usados para medição.Tipo Núcleo Dividido Este tipo possui o enrolamento secundário completamente isolado epermanentemente montado no núcleo, mas não possui enrolamento primário. Partedo núcleo é separável ou articulada para permitir o enlaçamento do condutorprimário. Destina-se ao uso em circuito constituído de condutor completamente isoladoou um condutor nu. Um tipo muito difundido de TC com núcleo dividido é oamperímetro alicate.TC’s para Serviço de Medição A designação dos TC’s, de acordo com a ABNT, é feita indicando a classe deexatidão seguida da carga nominal com a qual se verifica esta exatidão.
  6. 6. Exemplos: 0,6 – C50,0 0,3 – C2,5 A designação de acordo com a ANSI é feita indicando a classe de exatidãoseguida da letra “B” e da impedância da carga nominal com a qual se verifica estaexatidão. Exemplos:TC’s para Serviço de Proteção A designação dos TC’s, de acordo com a ABNT e ANSI, é feita de acordo com atabela abaixo: Características Nominais Designação Impedância Classe de Potência Tensão ANSI ABNT (EB- Secundária Exatidão Aparente Secundária (C.57.13) 251.2) Interna (%) (VA) (V) Rev. 1968 Ver. 1980 10 2,5 10 T 10 10A 10 10 5 20 T 20 10A 20 10 12,5 50 T 50 10A 50 Alta 10 25 100 T 100 10A 100 10 50 200 T 200 10A 200 10 100 400 T 400 10A 400 10 200 800 T 800 10A 800 10 2,5 10 C 10 10B 10 10 5 20 C 20 10B 20 10 12,5 50 C 50 10B 50 Baixa 10 25 100 C 100 10B 100 10 50 200 C 200 10B 200 10 100 400 C 400 10B 400 10 200 800 C 800 10B 800Transformadores de Potencial O transformador de potencial (TP) é um transformador para instrumento cujoenrolamento primário é ligado em derivação a um circuito elétrico e cujo enrolamentosecundário se destina a alimentar bobinas de potencial de instrumentos elétricos demedição e proteção ou controle.
  7. 7. A figura apresenta o esquema básico de ligação de um TP, sendo N1 > N2 São semelhantes aos transformadores de distribuição convencionais masconsomem baixa potência. O enrolamento primário é formado por muitas espiras defio de pequena seção normalmente na faixa de 69 a 525 KV, já enrolamentosecundário é constituído de poucas espiras de fio de maior seção. A faixa de saída é na ordem de 0 a 115V para tensões fase-fase e na ordem de 0a 66,4V para tensões Fase-Neutro. Podem ser instalados internamente (abrigada) eexternamente (ao tempo) em subestações. Os TPs variam conforme sua classe de exatidão. Para as medições de supervisãoe controle utiliza-se TP com erros de relação menores ou iguais a 0,3% com desvio defase de 15 minutos. A tabela abaixo apresenta as classes de exatidão para TP deacordo com a norma IEC 60014-1. Limite dos Erros Classe de Carga (%) Corrente Erro de Desvio de Aplicação exatidão (%) relação (%) fase (min) 0,1 25-100 80-120 0,1 5 Laboratório 0,2 25-100 80-120 0,2 10 Medição 0,5 25-100 80-120 0,5 20 Medição 1 25-100 80-120 1 40 Industrial 3 25-100 80-120 3 - Instrumentos 3P 25-100 5-Vf 3 120 Proteção 6P 25-100 5-Vf 6 240 Proteção Por norma a tensão secundária é de 115V, nos TPs empregados em medição esuas condições de operação normal de um TP correspondem a operação de umtransformador em vazio. Normalmente é usado para conectar voltímetros,frequencímetros e bobinas de aparelhos eletrodinanômetricos (como Wattímetros,Wattímetro integrador e Cossímetro).
  8. 8. Tipo Indutivo Os TP indutivos são construídos segundo três grupos: Grupo 1 - são aqueles projetados para ligação entre fases. São basicamente os do tipo utilizados nos sistemas de até 34,5 kV. Os transformadores enquadrados neste grupo devem suportar continuamente 10% de sobrecarga; Grupo 2 - são aqueles projetados para ligação entre fase e neutro de sistema diretamente aterrados, isto é: onde Rz é a resistência de sequência zero do sistema; e Xp é a reatância de sequência positiva do sistema; Grupo 3 - são aqueles projetados para ligação entre fase e neutro de sistemas onde não se garante a eficácia do aterramento. A figura abaixo apresente o esquema interno de cada um dos grupos.Tipo Capacitivo Os transformadores capacitivos basicamente utilizam-se de dois conjuntos decapacitores que servem para fornecer um divisor de tensão e permitir a comunicaçãoatravés do sistema carrier. São construídos normalmente para tensões iguais ousuperiores a 138 kV. No esquema básico desse TP se vê que o primário constituído porum conjunto C1 e C2 de elementos capacitivos em série. É ligado entre fase e terra, havendo uma derivação intermediária B,correspondente a uma tensão da ordem de 5 a 15 kV para alimentar o enrolamentoprimário do TP tipo indução intermediário, o qual fornecerá a tensão secundária aosinstrumentos de medição e de proteção ali instalados. A figura abaixo representa o circuito elétrico interno deste tipo de capacitor.
  9. 9. Equipamentos de ProteçãoPara-Raios O para-raios é um dispositivo protetor que tem por finalidade limitar os valoresde surto de tensão que poderiam causar sérios danos aos equipamentos elétricos. Para um dado valor de tensão, que obviamente será elevado, o para-raios queantes funcionava como um dispositivo isolador passa a se comportar como umcondutor e descarrega parte da corrente para a terra, reduzindo a crista da onda a umvalor que depende das características do referido para-raios. Ele possui o desligadorautomático que é composto de um elemento resistivo colocado em serie com umacapsula explosiva protegida por um corpo de baquelite. Sua função é desconectar ocabo de aterramento do para-raios quando este é percorrido por uma corrente de altaintensidade capaz de provocar sua explosão. É chamado de tensão disruptiva à frequência nominal a tensão máxima que opara-raios pode ser submetido sem que se processe a descarga da corrente elétrica domesmo.Características Construtivas dos Para-Raios Existem basicamente dois tipos de para-raios em nível de subestação:
  10. 10. Para-raios com Gap e resistor não linear: São constituídos basicamente de um gap serie com um resistor não linear, colocados no interior de um involucro de porcelana. O gap é o elemento que separa eletricamente a rede dos resistores não lineares. Constitui-se de um conjunto de “subgaps” cuja finalidade é a de fracionar o arco em um numero de pedaços, a fim de poder exercer um melhor controle sobre ele, no momento de sua formação, durante o processo de descarga e na sua extinção. Nos para-raios convencionais o resistor não linear é fabricado basicamente com o carbonato de silício. Com este material pode-se observar que, por ocasião de tensões baixas tem-se uma resistência elevada e, com tensões elevadas, uma resistência baixa. Para-raios com Óxido de Zinco: O para-raios de oxido de zinco constitui- se basicamente do elemento não linear colocado no interior de um corpo de porcelana. Neste para-raios não são necessários gaps em serie, devido as excelentes características não lineares do oxido de zinco. Ele tem vantagens sobre o para-raios com Gap e resistor não linear devido a inexistência de gaps e inconvenientes apresentados pelo carbonato de silício.Desempenho dos para-raios instalados em subestações Considerando que os para-raios aplicados em subestações apresentem bonsprojetos elétrico e mecânico dos sistemas de vedação, estima-se que a sua vida útilseja em torno de 20 a 25 anos. No entanto têm sido notadas ao longo dos últimos anosalgumas alterações significativas no seu desempenho que resultam, em muitas dasvezes, na operação inadequada ou até mesmo na falha dos para-raios com menos dedez anos de operação comprometendo a confiabilidade do para-raios. Durante a sua vida útil, os para-raios são submetidos diferentes solicitaçõeselétricas e ambientais: Tensão normal de operação; Sobretensões temporárias; Descargas de longa duração ou de alta intensidade e curta duração; Contaminação externa do invólucro, quando instalados em ambientes poluídos; Variações climáticas, exposição a raios ultravioleta, umidades elevadas, etc. Essas solicitações, impostas aos para-raios individualmente ou em conjunto,podem afetar e alterar de forma significativa a característica “tensão x corrente” doselementos de ZnO através do aumento da componente resistiva da corrente e dasperdas em condições de regime permanente, e da redução da capacidade de absorção
  11. 11. de energia dos para-raios. Em para-raios de SiC, além da alterar a característica“tensão x corrente” dos elementos de SiC, essas solicitações afetam e alteram ascaracterísticas disruptivas dos centelhadores.Critérios para a seleção e aplicação dos para-raios para subestações Para um preciso dimensionamento de para-raios é necessário basicamente àanálise de alguns passos: Seleção das características de operação e de proteção dos para-raios, em função das características dos sistemas; Seleção ou determinação da suportabilidade da isolação; Avaliação da coordenação do isolamento. O critério para dimensionar um para-raios à uma subestação exterior tem comofundamento o método eletrogeométrico para a condição de nível I conforme a norma. A figura abaixo ilustra uma subestação abrigada no qual podemosobservar a presença do para-raios no alto do poste onde existe a entrada de tensãoprimária. A figura abaixo ilustra uma subestação de instalação exterior no qualobservamos a presença do para-raios no alto do poste.
  12. 12. Por ultimo, na figura abaixo percebemos a presença de um sistema de para-raios com captores Franklin na subestação não abrigada, conforme a norma vigente. É comum a utilização, em subestações de instalação exterior, dos para-raios dotipo Franklin, devido à disponibilidade das torres das estruturas existentes. O métodopara dimensionar um eficiente sistema de proteção contra descargas atmosféricas sebaseia na proteção limitada a um cone, o limite dessa zona de proteção é dado por umarco cujo raio é igual a três vezes a altura do ponto do captor, Hc. O raio máximo de
  13. 13. atuação, Rp da proteção é igual a vezes a altura anterior mencionada Hc. Portanto,o arco é tangente ao solo num ponto que dista , da base do poste. Então temosque: Rpm = Rpm = Raio Máximo de ProteçãoDisjuntores Os disjuntores são os principais e mais eficientes equipamentos utilizados demanobra em uso nas redes elétricas. Possuem capacidade de fechamento e aberturaque atende a todos os pré-requisitos de manobra sob condições normais e anormaisde operação. No estado ligado ou fechado, o disjuntor deve suportar a corrente nominal dalinha, sem ultrapassar os limites de temperatura permitidos. No estado desligado ouaberto, a distância de isolamento entre contatos deve suportar a tensão de operação,bem como as sobretensões internas, devido a surtos de manobra ou descargasatmosféricas. Quanto à manobra de fechamento, o disjuntor deve, no caso de curto-circuito,atingir corretamente sua posição de fechado e conduzir a corrente de curto-circuito.No caso de abertura, o disjuntor deve dominar todos os casos de manobra possíveis narede na qual esta instalada. É importante lembrar que disjuntores, frequentemente instalados ao tempo,permanecem meses a fio no estado estacionário ligado, conduzindo a correntenominal sob condições climáticas as mais variáveis, proporcionando, às vezes,variações de temperatura de varias dezenas de grau, agentes atmosféricos agressivos,a vários de seus componentes e outras condições adversas. Após todo esse tempo deinatividade operacional mecânica, o disjuntor deve estar pronto para interrompercorrentes de curto circuito, sem o menor desvio das especificações. É fácil perceber então que uma confiabilidade total é exigida dos disjuntores depotencia e deve ser consequência de um projeto racional e um controle de qualidadeextremamente que vai desde a relação de matérias-primas, passando pela revisão deentrada, ensaio de materiais, controle dos processos de fabricação, ensaios desubconjunto, ate os ensaios finais. Existem basicamente cinco tipos de disjuntores utilizados: Disjuntores a sopro magnético: Neste tipo de disjuntor os contatos abrem-se no ar, empurrando o arco voltaico para dentro das câmaras de extinção, onde ocorre a interrupção, devido a um aumento na resistência do arco e consequentemente na sua tensão. As forças que
  14. 14. impelem o arco para dentro das fendas da câmara são produzidas pelocampo magnético da própria corrente, passando por uma ou maisbobinas (dai o nome de sopro magnético) e, eventualmente, por umsopro pneumático auxiliar produzido pelo mecanismo de acionamento.Este sopro pneumático é muito importante no caso de interrupção depequenas correntes, cujo campo magnético é insuficiente para impediro arco para dentro da câmara, o que ocasionaria tempos de arco muitolongos. Os disjuntores a sopro magnético são usados em média tensãoaté 24kV, principalmente montados em cubículos. O facto de nãopossuírem meio extintor inflamável como o óleo, torna-os seguros eaptos para certos tipos de aplicações específicas. O facto de queimaremo arco no ar, provoca rápida oxidação nos contatos exigindo umamanutenção mais frequente.Disjuntor a óleo: Nos disjuntores a óleo como o próprio nome diz, éutilizado o óleo para extinguir o efeito do arco elétrico com duascaracterísticas principais: o efeito do hidrogênio e o efeito de fluxoliquido. O primeiro consiste no fato de que a altíssima temperatura oarco voltaico, decompõe o óleo, liberando de tal modo vários gasesonde o hidrogénio predomina, a ponto de se poder dizer que o arcoqueima numa atmosfera de hidrogénio. Como este gás tem umacondutividade térmica bastante elevada comparado ao nitrogénio, porexemplo, a retirada de calor das vizinhanças do arco processa-se demaneira eficiente, resfriando o mesmo. O segundo efeito consiste emjogar óleo mais frio sobre o arco dando continuidade ao processo deevaporação aludido, de maneira que grandes quantidades de calorpossam ser retiradas pelos gases resultantes. Este fluxo de óleo jogadosobre o arco pode ser produzido pelo mesmo (dependente da corrente)ou por dispositivos mecânicos adicionais como pistões, êmbolos, etc.…(geralmente, usam-se os dois processos simultaneamente).Disjuntor a vácuo: Como o próprio nome diz, à vácuo, este disjuntorfunciona com este principio, pois sabemos que no vácuo não se podegerar arcos elétricos devido a inexistência de íons positivos e elétronsque, por assim dizer, lhe sirvam de veículo. No caso dos disjuntores avácuo, os íons positivos e elétrons são fornecidos pela nuvem departículas metálicas provenientes da evaporação dos contatosformando o substrato para o arco voltaico. Após a interrupção decorrente, estas partículas depositam-se rapidamente na superfície doscontatos recuperando, assim, a rigidez dielétrica entre os mesmos. Estarecuperação da rigidez dielétrica é muito rápida nos disjuntores a vácuo,o que permite altas capacidades de ruptura em câmaras relativamentepequenas.
  15. 15. Disjuntor a ar comprimido: Neste tipo de disjuntor, o mecanismo eletropneumático preenche duas funções, simultaneamente, ou seja, a de proporcionar a operação mecânica do disjuntor através da abertura e fechamento dos contatos e também a de efetuar a extinção do arco, fornecendo ar na quantidade e pressão necessárias para tal. O principio da extinção é, basicamente simples, consistindo em criar-se um fluxo de ar sobre o arco, fluxo este provocado por um diferencial de pressão, quase sempre descarregando o ar comprimido após a extinção para a atmosfera. Disjuntores a SF6: Este gás possui uma série de propriedades físicas e químicas que o torna um meio isolante e extintor, por excelência. O SF6 é um gás incombustível, não venenoso, incolor, inodoro e devido à sua estrutura molecular simétrica é extremamente estável e inerte até cerca de 5000ºC, comportando-se, portanto, como um gás nobre. O SF6 encontra-se num sistema fechado e praticamente isento de humidade por toda a vida útil do equipamento. Além disso, existe a presença de filtros com elementos desumidificadores para qualquer eventualidade, de maneira que, o problema da humidade e das suas consequências seja praticamente inexistente. Com um peso especifico de 6,14g/l ele é 5vezes mais pesado que o ar. As características isolantes do SF6 variam em função da pressão (na realidade em função da densidade) e são bastante superiores aquelas dos meios isolantes mais comuns usados em disjuntores que são o óleo mineral e o ar comprimido.Fusíveis Fusíveis são dispositivos protetores que são utilizados para evitar que, em casode curto-circuito ou sobrecargas um circuito venha sofrer danos. É um dispositivo deseccionamento e proteção que, pela fusão de um ou mais de seus componentes,especialmente projetado e dimensionado, abre o circuito no qual está inserido einterrompe a corrente elétrica quando esta superar um dado valor por um dadointervalo de tempo. O fusível compreende no que segue: a base, o corpo, os terminais,o elo fusível, o porta-fusível e o material que extingue o arco. Elo Fusível - é a parte do fusível que inclui o elemento fusível e que requersubstituição depois da operação e antes que o fusível seja posto novamente emserviço. Abaixo um exemplo simples de ligação de um fusível a rede elétrica.
  16. 16. Construção mecânica e funcionamento dos fusíveis HH Os fusíveis de média tensão consistem basicamente de um tubo de cerâmicacom terminais, um corpo suporte para o elo de prata enrolado nesse corpo. Um corpo suporte de cerâmica em forma de estrela separa as passagens ouestrangulamentos do elo, e com isso conseguimos cortar as correntes elevadas decurto-circuito. Os elementos enrolados dentro das ranhuras não são tencionados eimpossibilitados de se deslocar por vibração, expansão térmica ou qualquer outroefeito mecânico. Observações durante muitos anos em vários produtos mostraram que fiosenrolados em tubos lisos deslocam pelos efeitos acima de forma que as espiras doselementos possam se tocar. Em caso de curto-circuito aumenta o arco nesse ponto,provocando uma eventual ruptura do fusível por sobrecarga térmica. O elo é totalmente envolvido pelo meio de extinção, de forma que sempre temum certo volume de areia para extinguir o arco. Toda a disposição ajuda a resfriar os arcos devido a elevada superfície do corpode cerâmica. As câmaras formadas pelo corpo isolam os arcos individuais.A corrente crítica Todos os fusíveis têm uma faixa de corrente crítica onde acontece a maiorsolicitação térmica, durante o desligamento da corrente. As correntes críticas sãorelativamente baixas. Acontece que os fusíveis que desligam altas correntes de curto-circuito falham na faixa das correntes criticas. As normas IEC e VDE exigem o teste do fusível dentro da faixa da correntecrítica. A corrente crítica é definida pela IEC 282 como a corrente 10ms de tempo defusão multiplicado pelo fator 3 a 4.A corrente mínima
  17. 17. Esta corrente é aquela em que o fusível consegue interromper sem ajuda dedispositivos mecânicos. O valor é entre 2 a 3 vezes a corrente nominal. Pela norma acorrente mínima desliga o fusível dentro de 1 hora. Em caso de curto--circuito todas as passagens queimam instantaneamente, issonão acontece na faixa de sobrecargas baixas, devido às tolerâncias na fabricação e adisposição geométrica, queimam sempre passagens antes (geralmente as do centro),os quais nesse caso devem suportar uma tensão bem mais elevada. Essa tensão evita aextinção do arco que pode se alastrar dentro do fusível e formar um arco total deponta a ponta. Para evitar que fusíveis operem em correntes mínimas usa-se opercussor em combinação com uma seccionadora de carga que neste caso trata deinterromper a corrente.A seleção da amperagem A corrente nominal do fusível deve ser maior do que a maior corrente de carga. Fusíveis com correntes nominais bem mais elevadas podem ser utilizados(cuidado com a corrente mínima), às vezes para coordenar com outros dispositivos deproteção ou para suportar picos de corrente, como acontece em partida de motoresou a corrente de magnetização de transformadores. Outro problema na escolha da corrente nominal são as térmicas. Conforme olocal de instalação como subestações blindadas, escolhe-se a corrente nominal,considerando um fator 0,5 a 0,7 da corrente de carga contínua. Fusíveis paratransformadores normalmente têm uma reserva de 100%, devido a corrente deligação (INRUSH). A corrente de curto-circuito do sistema deve garantir um desligamento dentroda faixa normal da operação.A seleção da tensão nominal Em aplicações industriais, escolhe-se a tensão do fusível igual à tensão entrefases da rede, porém sempre se devem considerar as variações da tensão que nãopodem ultrapassar a tensão nominal do fusível. Utilizar fusíveis com tensão muito superior da rede deve ser evitado devido àtensão do arco que os fusíveis produzem no instante de ruptura. Esse pico de tensãoque dura entre 100 a 200 ms, pode provocar problemas de isolação, por isso astensões de arco são limitadas pela norma (vide tensão de arco).Elos Fusíveis tipo Botão para Chaves Fusíveis Esses elos são utilizados em chaves fusíveis instaladas em cruzetas/postes deredes de distribuição- tensões nominais de 1 KV a 36,2 KV.
  18. 18. Os tipos de elos fusíveis são: H - elos fusíveis de alto surto, com alta temporização para correntes elevadas - correntes nominais padronizadas: 1A, 2A, 3A e 5A; K - elos fusíveis rápidos - Grupo A: corrente nominais padronizadas: 6A, 10A, 15A, 25A, 40A, 65A, 100A, 140A e 200A. - Grupo B: 8A, 12A, 20A, 30A, 50A e 80A; T - elos fusíveis lentos - Grupos A e B: correntes nominais idênticas as dos tipos K, porem com valores de rapidez maiores do que esses. Os termos rápidos e lentos são utilizados apenas para indicar a rapidez relativaentre elos fusíveis tipo K e T.Fusíveis de alta Tensão Elementos fusíveis tipo cartucho - geralmente são dimensionados parapequenas correntes e utilizados, em vários casos, para suprir a ausência do disjuntorno circuito. Informações Importantes: Corrente nominal do elo fusível - valor nominal da corrente eficaz para o qual o elo fusível é projetado e pelo qual é designado, e que, quando montado na chave fusível de menor corrente nominal,no qual é utilizável, é capaz de conduzir esta corrente indefinidamente, sem que as elevações de temperatura excedam os valores especificados; Intercambiabilidade elétrica de elos fusíveis - possibilidades dos elos fusíveis de vários fabricantes serem usados indiscriminadamente, com as mesmas características de proteção contra sobrecorrentes, obtendo- se a mesma coordenação da proteção; Intercambiabilidade mecânica de elos fusíveis - possibilidade do elo fusível de um fabricante ser montado corretamente em chaves fusíveis de vários fabricantes; Coordenação da Proteção - entre elos fusíveis ligados em série - condição que se obtém quando ocorre um curto-circuito ou sobrecarga excessiva - opera o elo fusível mais próximo da fonte de sobrecorrente (elos fusíveis protetores). A coordenação da proteção é considerada satisfatória quando o tempo de interrupção do elo fusível protetor não excede 75% do menor tempo de fusão do elo fusível protegido. Suporte - parte da chave fusível que tem a finalidade de fixá-la à cruzeta;
  19. 19. Base - parte fixa da chave fusível, provida de suporte de fixação do isolador e terminais para conexão ao circuito externo e destinada a fixar o porta fusível com o elo fusível; Isolador - parte que isola as partes ativas da chave fusível da base; Gancho - parte destinada ao engate da âncora do loadbuster para abertura da chave; Olhal - parte destinada ao engate do cabeçote da vara de manobra para permitir a retirada ou colocação do porta-fusível; Porta-fusível - parte móvel e removível de uma chave-fusível destinado a receber o elo fusível; Elo-fusível - parte ativa da chave fusível, a ser substituída depois da interrupção provocada por uma sobrecarga ou sobrecorrente; Argola - parte destinada ao engate do cabeçote da vara de manobra ou da presilha do dispositivo para abertura em carga (Loadbuster );Identificação do Fusível As seguintes informações devem ser marcadas em todos os fusíveis,com exceção dos muito pequenos: Nome ou marca registrada, pela qual pode ser facilmente identificado; Referência de catálogo ou designação de tipo; Tensão nominal; Corrente nominal; Faixa de interrupção e categoria de utilização (código de letra), quando aplicável; Tipo de corrente e, se aplicável, freqüência nominal. Observações Complementares: Pode ser indicado também a capacidade de ruptura de corrente em KA - função da corrente nominal e do valor e tipo da tensão que ele será submetido; Para o tipo de fusível NH inclui-se também o tamanho físico e consequentemente as mesmas características citadas para os tipos Diazed/Neozed/Silized; Os fusíveis são utilizados em série, ou seja, entre a fase e a carga. Exemplo de Normas ABNT aplicável para Elo-Fusível: NBR - 5369 - Elos Fusíveis de Distribuição – Especificação. NBR - 8124 - Chaves Fusíveis de Distribuição – Padronização.
  20. 20. Referências BibliográficasMAMEDE, João. Manual de equipamentos elétricos, 1994, 2ª ed, LTC, p. 173-218.http://www.energy.siemens.com/br/pt/transmissao-de-energia/transformadores/transformadores-de-potencia/transformadores-de-forca.htmhttp://www.posmci.ufsc.br/teses/fbm.pdfhttp://www.dee.feis.unesp.br/pos/teses/arquivos/281-dissertacao_Renzo_Fabian_Espinoza.pdfhttp://www.braspel.com.br/transformadores-de-potencial-interna-bps12.htmlhttp://www.gardy.ind.br/pdf/85fusivel.pdf

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