cálculo da corrente de curto-circuito (original)

ANEXO II - MEMORIAL DE CÁLCULO: CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO

1. Dados a Serem Considerados:

* Tensão de Linha na Barra de Média Tensão:V1 = 13.8 kV (Conforme Dados COELCE)

* Tensão de Linha na Barra de Baixa Tensão:V2 = 0.38 kV (Conforme Dados COELCE)

* Potência Nominal do Maior Transformador:Sn = 750 kVA (Anexo I - Mem. Cálculo da Demanda)

* Impedância de Curto-Circuito, dos Transformadores:Zcc = 5.75% (Conforme dados do Fabricante - GEAFOL)

* Perdas no Cobre, dos Transformadores (TOTAL):Pcu = 10,000 W (Conforme dados do Fabricante - GEAFOL)

* Potência Nominal da Subestação:S = 1,500 kVA (Anexo I - Mem. Cálculo da Demanda)

* Parâmetros da Rede de Distribuição de Média Tensão:

Impedância Reduzida na barra de 15 kV:

Sequência Positiva : R1 = 0.0032 pu (Conforme Dados COELCE)X1 = 0.7131 pu (Conforme Dados COELCE)

Sequência Zero : R0 = - pu (Conforme Dados COELCE)X0 = 0.5931 pu (Conforme Dados COELCE)

Trecho 01 : Condutor Protegido de Al 185mm2 :

Sequência Positiva : R1 = 0.1640 (Ohm / Km) (Conforme Dados COELCE)X1 = 0.2522 (Ohm / Km) (Conforme Dados COELCE)

Sequência Zero : R0 = 0.3418 (Ohm / Km) (Conforme Dados COELCE)X0 = 2.4701 (Ohm / Km) (Conforme Dados COELCE)

Extensão : L = 0.8730 km (Conforme Dados COELCE)

Trecho 02 : Condutor de Cobre 95mm² :









2. Determinação dos Parâmetros de Base do Sistema:

* Lado de Média Tensão:

* Potência de Base Adotada (Pb): Pb = 100,000 kVA

* Tensão de Base Adotada (Vb): Vb1 = 13.80 kV

* Corrente de Base do Sistema (Ib):

Ib1 = 4,183.70 A

Zb1= 1.9044 Ohm

* Lado de Baixa Tensão:

* Potência de Base Adotada (Pb): Pb = 100,000 kVA

* Tensão de Base Adotada (Vb): Vb2 = 0.38 kV

* Corrente de Base do Sistema (Ib):

Ib2 = 151,934.28 A

Zb2= 0.0014 Ohm

3. Cálculo da corrente de curto-circuito no ponto de entrega

3.1. Cálculo dos Parâmetros de Impedância - Na Barra de 15 kV da COELCE:

* Sequência Positiva: Zbc (1)= 3.200E-03 + j 7.131E-01 pu

* Sequência Zero: Zbc (0)= 0.000E+00 + j 5.931E-01 pu

1

13b

b

b

PI A

V

2

23b

b

b

PI A

V

21

1b

bb

VZ

P

22

2b

bb

VZ

P


3.2. Cálculo dos Parâmetros de Impedância - Nos Trechos da Linha de Distribuição:

Trecho 01 : Condutor Protegido de Al 185mm2 :

* Sequência Positiva:R (1) = 0.1432 Ohm

X (1) = 0.2202 Ohm

Ztrc1 (1)= 1.432E-01 + j 2.202E-01 Ohm

Transformando os valores da impedância em valores Por Unidade (pu)

Temos: R (1) = 0.0752 pu

X (1) = 0.1156 pu

Então:Ztrc1 (1)= 7.518E-02 + j 1.156E-01 pu

* Sequência Zero:R (0) = 0.2984 Ohm

X (0) = 2.1564 Ohm

Ztrc1 (0)= 2.984E-01 + j 2.156E+00 Ohm


Temos: R (0) = 0.1567 pu

X (0) = 1.1323 pu

Então:Ztrc1 (0)= 1.567E-01 + j 1.132E+00 pu



X (1) = 0.0885 Ohm

Ztrc2 (1)= 4.846E-02 + j 8.848E-02 Ohm


Temos: R (1) = 0.0254 pu

X (1) = 0.0465 pu

Então:Ztrc2 (1)= 2.545E-02 + j 4.646E-02 pu

)/('' mLX

)/('' mLR

)/('' mLX

)/('' mLR

)/('' mLX

)/('' mLR

1pu

b

ZZ pu

Z

1pu

b

ZZ pu

Z

1pu

b

ZZ pu

Z



X (0) = 0.4223 Ohm

Ztrc2 (0)= 8.740E-02 + j 4.223E-01 Ohm


Temos: R (0) = 0.0459 pu

X (0) = 0.2217 pu

Então:Ztrc2 (0)= 4.590E-02 + j 2.217E-01 pu



X (1) = 0.0262 Ohm

Ztrc3 (1)= 5.062E-02 + j 2.625E-02 Ohm


Temos: R (1) = 0.0266 pu

X (1) = 0.0138 pu

Então:Ztrc3 (1)= 2.658E-02 + j 1.378E-02 pu


X (0) = 0.1131 Ohm

Ztrc3 (0)= 6.075E-02 + j 1.131E-01 Ohm


Temos: R (0) = 0.0319 pu

X (0) = 0.0594 pu

Então:Ztrc3 (0)= 3.190E-02 + j 5.940E-02 pu

)/('' mLX

)/('' mLR

)/('' mLX

)/('' mLR

)/('' mLX

)/('' mLR

1pu

b

ZZ pu

Z

1pu

b

ZZ pu

Z

1pu

b

ZZ pu

Z


3.3. Cálculo das Impedâncias Equivalentes - Na de Distribuição de Média Tensão:

* Sequência Positiva: Barra 15 kV TRC (1) TRC (2) TRC (3) Soma

R t(1) 3.200E-03 7.518E-02 2.545E-02 2.658E-02 1.304E-01X t(1) 7.131E-01 1.156E-01 4.646E-02 1.378E-02 8.890E-01

Então:Zmteq (1)= 1.304E-01 + j 8.890E-01 pu

Zmteq (1)= 0.898 pu

* Sequência Zero: Barra 15 kV TRC (1) TRC (2) TRC (3) Soma

R t(0) 0.000E+00 1.567E-01 4.590E-02 3.190E-02 2.345E-01X t(0) 5.931E-01 1.132E+00 2.217E-01 5.940E-02 2.007E+00

Então:Zmteq (0)= 2.345E-01 + j 2.007E+00 pu

Zmteq (0)= 2.020 pu

3.4. Cálculo das Correntes de Curto-Circuito no Ponto de Entrega:

Corrente de Curto-Circuito Simétrica Trifásica:

Ics= 4656.48 A

Corrente de Curto-Circuito Bifásica:

Icb= 4032.63 A

Corrente de Curto-Circuito Fase-Terra Máxima:

Icftma= 3288.08 A

2 21 1 1mteq mteq mteqZ R X pu

2 20 1 1mteq mteq mteqZ R X pu

1

m

3

2 1 0b

cft aeq eq

II A

Z Z

3

2cb csI I A

1

1b

cseq

II A

Z


Corrente de Curto-Circuito Fase-Terra Mínima:

Onde:

Rcu= 52.510 pu

Obs.: A Coelce, usualmente, utiliza uma impedância de contato Rc=100Ω.Obs.: A resistência de aterramento utilizada será despreza.

Logo,

Icftmin= 77.789 A

5. Cálculo da corrente de curto-circuito no QGF

5.1. Cálculo dos Parâmetros de Impedância - No Transformador (750 kVA):

Zut(trafo)= 7.6667 pu

Cálculo da Resistência do Transformador:

Rpt(tr)= 1.33 %

Fazendo a modificação de base:

Rut(tr)= 1.78 pu

Cálculo da Reatância do Transformador:

X(trafo)= 7.458E+00 pu

* Sequência Positiva:

Z tr s(1)= 1.778E+00 + j 7.458E+00 pu

* Sequência Zero:

Z tr s(0)= 1.778E+00 + j 7.458E+00 pu

Obs.: - Em geral, em se tratando de impedância de transformadores a impedância de sequência Zero é muito próxima da impedância de sequência positiva. Neste cas, consideramos ambas iguais.

2)(

22TrafoLTrafoTrafo XRZ

2

( ) b ntut pt

nt b

P VZ tr Z pu

P V

( ) %10

cupt

nt

PR tr

P

2

( ) b ntut pt

nt b

P VR tr R pu

P V

1

min

3

2 1 0 3b

cfteq eq uc umt

II A

Z Z R R

1

cuc

b

RR pu

Z


5.2. Cálculo dos Parâmetros de Impedância - No Sistema de Baixa Tensão (Trafo - QGF):

* Dados a Serem Considerados:

Condutor Utilizado como Alimentador de Baixa Tensão: 3x (3n300)mm² +3x (N150)mm² (Conforme Dados PROJETO)

Dados de Fabricação do Alimentador de Baixa Tensão:

Sequência Positiva : R1 = 0.0781 (Ohm / Km) (Conforme Dados FABRICANTE)X1 = 0.1068 (Ohm / Km) (Conforme Dados FABRICANTE)

Sequência Zero : R0 = 1.8781 (Ohm / Km) (Conforme Dados FABRICANTE)X0 = 2.4067 (Ohm / Km) (Conforme Dados FABRICANTE)

Extensão : L = 0.005 km (Conforme Dados PROJETO)

* Cálculo dos parâmetros de Impedância:

Sequência Positiva :

Rcb (1) = 1.302E-04 Ohm

Xcb (1) = 1.780E-04 Ohm

Onde: Ncp = Numeros de Condutores em Paralelo

Então:Zcb (1)= 1.30E-04 + j 1.78E-04 Ohm

Transformando os valores da impedância em valores Por Unidade (p.u)

Temos: R (1) = 9.014E-02 pu

X (1) = 1.233E-01 pu

Então:Zcb (1)= 9.014E-02 + j 1.233E-01 pu

Sequência Zero :

Rcb (0) = 3.130E-03 Ohm

Xcb (0) = 4.011E-03 Ohm

Onde: Ncp = Numeros de Condutores em Paralelo

Então:Zcb (0)= 3.130E-03 + j 4.011E-03 Ohm


Ncp

kmLR

)/('''

Ncp

kmLX

)/('''

Ncp

kmLR

)/('''

Ncp

kmLX

)/('''

2pu

b

ZZ pu

Z


Temos: R (1) = 2.168E+00 pu

X (1) = 2.778E+00 pu

Então:Zcb (0)= 2.168E+00 + j 2.778E+00 pu

5.3. Cálculo dos Parâmetros de Impedância Equivalente do Sistema (Barram. SE Coelce - QGF):

* Sequência Positiva: R.D.U TRAFO CIRCUITO BT BAR. QGF Soma

R (1) 1.30E-01 1.78E+00 9.01E-02 0.00E+00 2.00E+00X (1) 8.89E-01 7.46E+00 1.23E-01 0.00E+00 8.35E+00

Então:Zeq (1)= 2.00E+00 + j 8.35E+00 pu

Zeq (1)= 8.58E+00 pu

* Sequência Zero: R.D.U TRAFO CIRCUITO BT BAR. QGF Soma

R (0) 2.34E-01 1.78E+00 2.17E+00 0.00E+00 4.18E+00X (0) 2.01E+00 7.46E+00 2.78E+00 0.00E+00 9.46E+00

Então:Zeq (0)= 4.18E+00 + j 9.46E+00 pu

Zeq (0)= 1.03E+01 pu

5.4. Cálculo da Corrente de Curto-Circuito(QGF):

Corrente de Curto-Circuito Simétrica Trifásica (QGF):

Ics= 17702.73 A

Corrente de Curto-Circuito Bifásica (QGBT-1):

Icb= 15331.01 A

Corrente de Curto-Circuito Fase-Terra Máxima (QGF):

Obs.: Considerando a impedância do barramento do QGF nula, pois o mesmo não possui barramento. É somente um quadro com o disjuntor de proteção.

22Re XeqqZeq

22Re XeqqZeq

2pu

b

ZZ pu

Z

2

1b

cseq

II A

Z

3

2cb csI I A


Icftma= 16567.84 A

Corrente de Curto-Circuito Fase-Terra Mínima (QGF):

Icftmin= 2463.25 A

Obs.: Tais valores do item (5) será o mesmo para o QGF-01 e QGF-02, pois ambos estão sendo alimentados por um transformador de 750 kVA através de 3 condutores por fase de 300mm² e 3 condutores no neutro de 150mm².

23

2 1 0b

cftmaeq eq

II A

Z Z

2

min

3

2 1 0 3b

cfteq eq uc umt

II A

Z Z R R

ANEXO III - MEMORIAL DE CÁLCULO: AJUSTE DO RELÉ

1. Dados Fornecidos pela COELCE:(OAP - Ordem de Ajuste da Proteção / Níveis de Curto-Circuito no ponto de Entrega)

* Corrente de Curto-Circuito Trifásica: * Corrente de Curto-Circuito Bifásica:Ics= 4,656.48 A Icb= 4,032.63 A

* Corrente de Curto-Circuito Fase-Terra Mínima: * Corrente de Curto-Circuito Fase-Terra Máxima:Icftmin= 77.79 A Icftma= 3,288.08 A

* Proteção de FASE:R.T.C = ( 600 / 5 ) A R.T.C = 120.00 A

TAPE = 5.00 dT = 0.06

TEMPORIZAÇÃO = IEC-N.I INSTANTÂNEO = 23.35 0.10 s

* Proteção de NEUTRO:R.T.C = ( 600 / 5 ) A R.T.C = 120.00 A

TAPE = 0.25 dT = 0.42

TEMPORIZAÇÃO = IEC-M.I INSTANTÂNEO = 8.35 0.10 s

2. Cálculo dos Tempos de Atuação da Proteção da CONCESSIONÁRIA:

* Proteção de FASE:* Corrente de Partida do Relé (Concessionária)

I partida = 600.00 A

* Multiplos da Corrente de Acionamento (M fase):

M fase = 7.76

* Tempo de Operação do Relé da Concessionária (t):

T(fase) = 0.2008 seg

Adotado: K=0,14 e α=0,02, Temporização: Curva I.E.C: N.I = S.I

* Proteção de NEUTRO:* Corrente de Partida do Relé (Concessionária)

I partida = 30.00 A

* Multiplos da Corrente de Acionamento (M neutro):

M neutro = 2.59

* Tempo de Operação do Relé da Concessionária (t):

T(neutro) = 3.56 seg

Adotado: K=13,5 e α=1, Temporização: Curva I.E.C: V.I = M.I

csfase

IM

RTC TAPE

partidaI RTC TAPE

partidaI RTC TAPE

mincftneutro

IM

RTC TAPE

1neutro

k dtT s

M

1fase

k dtT s

M


2.1. Cálculo da Corrente de Partida do Relé da CONCESSIONÁRIA (Unidade Instantânea):

* Proteção de FASE:

I partidaInst = 2,802.00 A

Onde: Instantâneo (fase) = 23,35 e RTC (fase) = 120

* Proteção de NEUTRO:

I partidaInst = 1,002.00 A

Onde: Ajuste_Inst (neutro) = 8,35 e RTC (neutro) = 120

3. Cálculo dos Tempos de Atuação da Proteção do CLIENTE:

* Corrente Nominal:

Onde: In = Corrente Nominal (Primário)S = Potência da Instalação

Vp = Nível de Tensão (Primário)

Temos:S = 1,500.00 kVA

Vp = 13.80 KV In = 62.76 A

* Corrente Primária do TC:

I ptc = 232.82 A

Assim, o TC ADOTADO será de:

RTC ' = 300 / 5 RTC ' = 60.00

* Tensão Secundária do TC:

Vse = 82.65 V

* Cálculo do TAPE de FASE:

Fator de Segurança Adotado: 1.30

TAPE = 1.36 A

Faixa de Ajuste do Relé : ( 0,25 - 16A) x RTC

Assim, o TAPE Utilizado será: TAPE = 1.40 A

Desta Forma:

I deseq = 81.58 A

I partida = 84.00 A

Sendo assim adotaremos um TC do tipo 10B100

_ tanpartida instI RTC Instan eo A

_ tanpartida instI RTC Instan eo A

3

n

p

SI A

V

nFS ITAPE

RTC

nFS ITAPE

RTC

deseq nI FS I A

partidaI TAPE RTC A

_ min 60 77,79partida inst cftI I


ASSIM:I partida > I deseq ___ (Condição Satisfeita)

* Cálculo do TAPE de NEUTRO:

Fator de Segurança Adotado: 0.30

TAPE = 0.31 A

Faixa de Ajuste do Relé : ( 0,15 - 6,5A) x RTC

Assim, o TAPE Utilizado será: TAPE = 0.35 A

partidaI TAPE RTC A

nFS ITAPE

RTC


Desta Forma:

I segur = 18.83 A

I partida = 21.00 A

ASSIM:I partida > I segur ___ (Condição Satisfeita)

3.1. Cálculo dos Tempos de Operação do Relé do CLIENTE:

* Proteção de FASE:* Multiplos da Corrente de Acionamento (M fase):

M fase = 55.43

* Tempo de Operação do Relé do Cliente (t):

Adotamos: K=13,5 e α=1, Temporização: N.I e Dial=0,1seg

t(fase) = 0.0248 seg Cliente

t(fase) = 0.2008 seg Concessionária

ASSIM:t _cliente < t _coelce ___ (Condição Satisfeita)

* Proteção de NEUTRO:* Multiplos da Corrente de Acionamento (M neutro):

M neutro = 156.58

* Tempo de Operação do Relé da Cliente (t):

Adotamos: K=13,5 e a=1, Temporização: M.I e Dial=0,1seg

t(neutro) = 0.0087 seg Cliente

t(neutro) = 3.5594 seg Concessionária

ASSIM:t _cliente < t _coelce ___ (Condição Satisfeita)

4. Ajustes do Relé - Unidade Instantânea

* Proteção de FASE:* Corrente de Magnetização:

I mag = 407.91 A

Desta forma:

segur nI FS I A

partidaI TAPE RTC A

csfase

IM

RTC TAPE

1fase

k dtT s

M

mincftneutro

IM

RTC TAPE

1neutro

k dtT s

M

13mag nI I A



I ajust_inst = 10.00 A ASSIM:

I part_inst = 600.00 A

(Condição Satisfeita)

* Proteção de NEUTRO:

I ajust_inst < 1.30 A


I ajust_inst = 1.00 A

ASSIM:

I part_inst = 60.00 A

(Condição Satisfeita)

5. Resumo Geral

Proteção R.T.C TAPE DIAL Temporiz. Instântan. ReléFASE 60.00 1.40 0.10 N.I 10.00 Pextron URPE 7104

NEUTRO 60.00 0.35 0.10 M.I 1.00 Pextron URPE 7105

_ _

407,91 4032,63

60 60mag cb

ajuste inst ajuste inst

I II I

RTC RTC

_6,79 67,21ajuste instI

_ _partida inst ajuste instI I RTC

_ 407,91 600 4032,63mag partida inst cbI I I

min_

cftajuste inst

II

RTC

_ _partida inst ajuste instI I RTC

_ min 60 77,79partida inst cftI I

ANEXO IV - COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DA FASE

Figura X - Coordenograma e seletividade de fase da Subestação de 1500 kVA a ser executada na Companhia Industrial de Fios e Tecidos Elizabeth

1 10 100 1000 100000.01

0.1

1

10

100

COORDENOGRAMA DE FASEFUNÇÕES 50/51

Coelce

Cliente

Iansi

Irush

Elo Min.100k

Elo Máx. 100k

CORRENTE (AMPERES)

TEM

PO (S

EGUN

DOS)

ANEXO IV - COORDENAÇÃO E SELETIVIDADE DO NEUTRO

Figura X - Coordenograma e seletividade De neutro da Subestação de 1500 kVA a ser executada na Companhia Industrial de Fios e Tecidos Elizabeth

1 10 100 1000 100000.01

0.1

1

10

100

COORDENOGRAMA DE NEUTROFUNÇÕES 50/51

CoelceColumn AHIansiN

CORRENTE (AMPERES)

TEM

PO (S

EGUN

DOS)

cálculo da corrente de curto-circuito (original)

Documents