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 Fusíveis

DIEGO MORAES DE CARVALHO

RAFAEL FRANCO SILVEIRA

DISCIPLINA: SUBESTAÇÕES

PROF.: PATRICIA GOMES DE SOUZA FREITAS

JATAI – GO

Equipamentos de Transformação

Transformadores de Força

Os transformadores de potência são destinados a rebaixar ou elevar a tensão e consequentemente elevar ou reduzir a corrente de um circuito, de modo que não se altere a potência do circuito. Esses transformadores podem ser divididos em dois grupos:

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 usados em transformadores possuem duas funções principais: isolar, evitando a formação de arco 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 e refrigerante, possuindo isolamento classe B, classe F ou classe H.

No acoplamento à saída dos sistemas de geração ou para a interconexão entre redes de transmissão, são utilizados transformadores ou autotransformadores de força, trifásicos ou monofásicos, em faixas de potência acima de 5 MVA e tensões de até 800 kV. Dependendo da aplicação, estes equipamentos são fabricados com comutadores de tensão sem carga (NLTC), com carga (OLTC) - ou uma combinação de ambos. A Siemens fornece transformadores de força de acordo com normas internacionais 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, a energia elétrica produzida em usinas termoelétricas, hidrelétricas, eólicas e nucleares

é gerada em tensões entre 4,16 e 34,5 kV, nível baixo para ser transmitido à grandes distâncias de maneira econômica. Portanto, a saída dos geradores é acoplada à transformadores elevadores GSU (Generator Step-up Transformer), que elevam a tensão gerada até uma tensão de transmissão, que pode ser de 245, 362, 420, 550 e até 800 kV. Transformadores GSU podem ser trifásicos ou monofásicos, normalmente como comutação a vazio (sem carga – NLTC) e com detalhes de projeto que consideram alta corrente circulante na baixa tensão, sobrexcitação devida à rejeição de 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 nível apropriado 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 tal forma que a potência (tanto ativa quanto reativa) possa ser intercambiada entre os sistemas.

Transformadores de Instrumentos

Os transformadores para instrumentos são equipamentos essenciais na realização 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 de corrente utilizados na produção, transmissão e distribuição de energia elétrica e, assim, fornecer as informações necessárias para faturamentos de demanda, consumo de energia e também para a atuação com precisão dos sistemas de proteção, garantindo um funcionamento mais seguro dos equipamentos, subestações e linhas de transmissão a que estão associados.

Transformadores de Corrente (TC)

O transformador de corrente (TC) é um transformador para instrumento cujo enrolamento primário é ligado em série a um circuito elétrico e cujo enrolamento secundário se destina a alimentar bobinas de correntes de instrumentos elétricos de medição e proteção ou controle.

A figura abaixo mostra o esquema básico de um TC:

O enrolamento primário dos TC’s é, normalmente, constituído de poucas espiras (2 ou 3 espiras, por exemplo) feitas de condutores de cobre de grande seção.

Os transformadores de corrente classificados de acordo com a sua construção mecânica.

Tipo Primário Enrolado

Cujo enrolamento primário constituído de uma ou mais espiras envolve mecanicamente o núcleo do transformador. Este tipo é mais utilizado para serviços de medição, mas pode ser usado para serviços de proteção onde pequenas relações são requeridas.

Tipo Barra

Cujo primário é constituído por uma barra, montada permanentemente através do núcleo do transformador. Este é adequado para resistir aos esforços de grandes sobrecorrentes.

Tipo Janela

É aquele que não possui primário próprio e é constituído de uma abertura através do núcleo, por onde passa o condutor do circuito primário.

Tipo Bucha

Tipo especial de TC tipo janela é construído e projetado para ser instalado sobre uma bucha de um equipamento elétrico, fazendo parte integrante do fornecimento deste.

Pelo seu tipo de construção e instalação, o circuito magnético dos TC’s tipo bucha é maior que nos outros TC’s, sendo mais precisos para corrente altas, pois possuem menor saturação. Em baixas correntes são menos precisos em virtude da maior corrente de excitação, razão pela qual não são usados para medição.

Tipo Núcleo Dividido

Este tipo possui o enrolamento secundário completamente isolado e permanentemente montado no núcleo, mas não possui enrolamento primário. Parte do núcleo é separável ou articulada para permitir o enlaçamento do condutor primário.

Destina-se ao uso em circuito constituído de condutor completamente isolado ou um condutor nu. Um tipo muito difundido de TC com núcleo dividido é o amperímetro alicate.

TC’s para Serviço de Medição

A designação dos TC’s, de acordo com a ABNT, é feita indicando a classe de exatidão seguida da carga nominal com a qual se verifica esta exatidão.

Exemplos:

0,6 – C50,0 0,3 – C2,5

A designação de acordo com a ANSI é feita indicando a classe de exatidão seguida da letra “B” e da impedância da carga nominal com a qual se verifica esta exatidão.

Exemplos:

TC’s para Serviço de Proteção

A designação dos TC’s, de acordo com a ABNT e ANSI, é feita de acordo com a tabela abaixo:

Características Nominais Designação

Impedância Secundária

Interna

Classe de

Exatidão (%)

Potência Aparente

(VA)

Tensão Secundária

(V)

ANSI (C.57.13) Rev. 1968

ABNT (EB-251.2)

Ver. 1980

Alta

10 2,5 10 T 10 10A 1010 5 20 T 20 10A 2010 12,5 50 T 50 10A 5010 25 100 T 100 10A 10010 50 200 T 200 10A 20010 100 400 T 400 10A 40010 200 800 T 800 10A 800

Baixa

10 2,5 10 C 10 10B 1010 5 20 C 20 10B 2010 12,5 50 C 50 10B 5010 25 100 C 100 10B 10010 50 200 C 200 10B 20010 100 400 C 400 10B 40010 200 800 C 800 10B 800

Transformadores de Potencial

O transformador de potencial (TP) é um transformador para instrumento cujo enrolamento primário é ligado em derivação a um circuito elétrico e cujo enrolamento secundário se destina a alimentar bobinas de potencial de instrumentos elétricos de medição e proteção ou controle.

A figura apresenta o esquema básico de ligação de um TP, sendo N1 > N2

São semelhantes aos transformadores de distribuição convencionais mas consomem baixa potência. O enrolamento primário é formado por muitas espiras de fio de pequena seção normalmente na faixa de 69 a 525 KV, já enrolamento secundário 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 0 a 66,4V para tensões Fase-Neutro. Podem ser instalados internamente (abrigada) e externamente (ao tempo) em subestações.

Os TPs variam conforme sua classe de exatidão. Para as medições de supervisão e controle utiliza-se TP com erros de relação menores ou iguais a 0,3% com desvio de fase de 15 minutos. A tabela abaixo apresenta as classes de exatidão para TP de acordo com a norma IEC 60014-1.

Classe de exatidão

Carga (%)

Limite dos Erros

AplicaçãoCorrente (%)

Erro de relação (%)

Desvio de fase (min)

0,1 25-100 80-120 0,1 5 Laboratório0,2 25-100 80-120 0,2 10 Medição0,5 25-100 80-120 0,5 20 Medição1 25-100 80-120 1 40 Industrial3 25-100 80-120 3 - Instrumentos

3P 25-100 5-Vf 3 120 Proteção6P 25-100 5-Vf 6 240 Proteção

Por norma a tensão secundária é de 115V, nos TPs empregados em medição e suas condições de operação normal de um TP correspondem a operação de um transformador em vazio. Normalmente é usado para conectar voltímetros, frequencímetros e bobinas de aparelhos eletrodinanômetricos (como Wattímetros, Wattímetro integrador e Cossímetro).

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 de capacitores que servem para fornecer um divisor de tensão e permitir a comunicação através do sistema carrier. São construídos normalmente para tensões iguais ou superiores a 138 kV. No esquema básico desse TP se vê que o primário constituído por um 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 enrolamento primário do TP tipo indução intermediário, o qual fornecerá a tensão secundária aos instrumentos de medição e de proteção ali instalados.

A figura abaixo representa o circuito elétrico interno deste tipo de capacitor.

Equipamentos de Proteção

Para-Raios

O para-raios é um dispositivo protetor que tem por finalidade limitar os valores de surto de tensão que poderiam causar sérios danos aos equipamentos elétricos.

Para um dado valor de tensão, que obviamente será elevado, o para-raios que antes funcionava como um dispositivo isolador passa a se comportar como um condutor e descarrega parte da corrente para a terra, reduzindo a crista da onda a um valor que depende das características do referido para-raios. Ele possui o desligador automático que é composto de um elemento resistivo colocado em serie com uma capsula explosiva protegida por um corpo de baquelite. Sua função é desconectar o cabo de aterramento do para-raios quando este é percorrido por uma corrente de alta intensidade capaz de provocar sua explosão.

É chamado de tensão disruptiva à frequência nominal a tensão máxima que o para-raios pode ser submetido sem que se processe a descarga da corrente elétrica do mesmo.

Características Construtivas dos Para-Raios

Existem basicamente dois tipos de para-raios em nível de subestação:

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 bons projetos elétrico e mecânico dos sistemas de vedação, estima-se que a sua vida útil seja em torno de 20 a 25 anos. No entanto têm sido notadas ao longo dos últimos anos algumas alterações significativas no seu desempenho que resultam, em muitas das vezes, na operação inadequada ou até mesmo na falha dos para-raios com menos de dez anos de operação comprometendo a confiabilidade do para-raios.

Durante a sua vida útil, os para-raios são submetidos diferentes solicitações elétricas 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” dos elementos de ZnO através do aumento da componente resistiva da corrente e das perdas em condições de regime permanente, e da redução da capacidade de absorção

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 as características disruptivas dos centelhadores.

Critérios para a seleção e aplicação dos para-raios para subestações

Para um preciso dimensionamento de para-raios é necessário basicamente à análise 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 como fundamento o método eletrogeométrico para a condição de nível I conforme a norma.

A figura abaixo ilustra uma subestação abrigada no qual podemos observar a presença do para-raios no alto do poste onde existe a entrada de tensão primária.

A figura abaixo ilustra uma subestação de instalação exterior no qual observamos a presença do para-raios no alto do poste.

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 do tipo Franklin, devido à disponibilidade das torres das estruturas existentes. O método para dimensionar um eficiente sistema de proteção contra descargas atmosféricas se baseia na proteção limitada a um cone, o limite dessa zona de proteção é dado por um arco cujo raio é igual a três vezes a altura do ponto do captor, Hc. O raio máximo de

atuação, Rp da proteção é igual a √ 5 vezes a altura anterior mencionada Hc. Portanto, o arco é tangente ao solo num ponto que dista √ 5xHc, da base do poste. Então temos que:

Rpm = √ 5xHc Rpm = Raio Máximo de Proteção

Disjuntores

Os disjuntores são os principais e mais eficientes equipamentos utilizados de manobra em uso nas redes elétricas. Possuem capacidade de fechamento e abertura que atende a todos os pré-requisitos de manobra sob condições normais e anormais de operação.

No estado ligado ou fechado, o disjuntor deve suportar a corrente nominal da linha, sem ultrapassar os limites de temperatura permitidos. No estado desligado ou aberto, a distância de isolamento entre contatos deve suportar a tensão de operação, bem como as sobretensões internas, devido a surtos de manobra ou descargas atmosféricas.

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 na rede na qual esta instalada.

É importante lembrar que disjuntores, frequentemente instalados ao tempo, permanecem meses a fio no estado estacionário ligado, conduzindo a corrente nominal 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 de inatividade operacional mecânica, o disjuntor deve estar pronto para interromper correntes de curto circuito, sem o menor desvio das especificações.

É fácil perceber então que uma confiabilidade total é exigida dos disjuntores de potencia e deve ser consequência de um projeto racional e um controle de qualidade extremamente que vai desde a relação de matérias-primas, passando pela revisão de entrada, ensaio de materiais, controle dos processos de fabricação, ensaios de subconjunto, 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 impelem o arco para dentro das fendas da câmara são produzidas pelo

campo magnético da própria corrente, passando por uma ou mais bobinas (dai o nome de sopro magnético) e, eventualmente, por um sopro pneumático auxiliar produzido pelo mecanismo de acionamento. Este sopro pneumático é muito importante no caso de interrupção de pequenas correntes, cujo campo magnético é insuficiente para impedir o arco para dentro da câmara, o que ocasionaria tempos de arco muito longos. Os disjuntores a sopro magnético são usados em média tensão até 24kV, principalmente montados em cubículos. O facto de não possuírem meio extintor inflamável como o óleo, torna-os seguros e aptos para certos tipos de aplicações específicas. O facto de queimarem o arco no ar, provoca rápida oxidação nos contatos exigindo uma manutenção mais frequente.

Disjuntor a óleo: Nos disjuntores a óleo como o próprio nome diz, é utilizado o óleo para extinguir o efeito do arco elétrico com duas características principais: o efeito do hidrogênio e o efeito de fluxo liquido. O primeiro consiste no fato de que a altíssima temperatura o arco voltaico, decompõe o óleo, liberando de tal modo vários gases onde o hidrogénio predomina, a ponto de se poder dizer que o arco queima numa atmosfera de hidrogénio. Como este gás tem uma condutividade térmica bastante elevada comparado ao nitrogénio, por exemplo, a retirada de calor das vizinhanças do arco processa-se de maneira eficiente, resfriando o mesmo. O segundo efeito consiste em jogar óleo mais frio sobre o arco dando continuidade ao processo de evaporação aludido, de maneira que grandes quantidades de calor possam ser retiradas pelos gases resultantes. Este fluxo de óleo jogado sobre 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 disjuntor funciona com este principio, pois sabemos que no vácuo não se pode gerar arcos elétricos devido a inexistência de íons positivos e elétrons que, por assim dizer, lhe sirvam de veículo. No caso dos disjuntores a vácuo, os íons positivos e elétrons são fornecidos pela nuvem de partículas metálicas provenientes da evaporação dos contatos formando o substrato para o arco voltaico. Após a interrupção de corrente, estas partículas depositam-se rapidamente na superfície dos contatos recuperando, assim, a rigidez dielétrica entre os mesmos. Esta recuperação da rigidez dielétrica é muito rápida nos disjuntores a vácuo, o que permite altas capacidades de ruptura em câmaras relativamente pequenas.

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 caso de curto-circuito ou sobrecargas um circuito venha sofrer danos. É um dispositivo de seccionamento e proteção que, pela fusão de um ou mais de seus componentes, especialmente projetado e dimensionado, abre o circuito no qual está inserido e interrompe a corrente elétrica quando esta superar um dado valor por um dado intervalo 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 requer substituição depois da operação e antes que o fusível seja posto novamente em serviço.

Abaixo um exemplo simples de ligação de um fusível a rede elétrica.

Construção mecânica e funcionamento dos fusíveis HH

Os fusíveis de média tensão consistem basicamente de um tubo de cerâmica com terminais, um corpo suporte para o elo de prata enrolado nesse corpo.

Um corpo suporte de cerâmica em forma de estrela separa as passagens ou estrangulamentos do elo, e com isso conseguimos cortar as correntes elevadas de curto-circuito.

Os elementos enrolados dentro das ranhuras não são tencionados e impossibilitados de se deslocar por vibração, expansão térmica ou qualquer outro efeito mecânico.

Observações durante muitos anos em vários produtos mostraram que fios enrolados em tubos lisos deslocam pelos efeitos acima de forma que as espiras dos elementos 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 tem um certo volume de areia para extinguir o arco.

Toda a disposição ajuda a resfriar os arcos devido a elevada superfície do corpo de 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 maior solicitação térmica, durante o desligamento da corrente. As correntes críticas são relativamente 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 corrente crítica. A corrente crítica é definida pela IEC 282 como a corrente 10ms de tempo de fusão multiplicado pelo fator 3 a 4.

A corrente mínima

Esta corrente é aquela em que o fusível consegue interromper sem ajuda de dispositivos mecânicos. O valor é entre 2 a 3 vezes a corrente nominal. Pela norma a corrente mínima desliga o fusível dentro de 1 hora.

Em caso de curto--circuito todas as passagens queimam instantaneamente, isso não acontece na faixa de sobrecargas baixas, devido às tolerâncias na fabricação e a disposição geométrica, queimam sempre passagens antes (geralmente as do centro), os quais nesse caso devem suportar uma tensão bem mais elevada. Essa tensão evita a extinção do arco que pode se alastrar dentro do fusível e formar um arco total de ponta a ponta. Para evitar que fusíveis operem em correntes mínimas usa-se o percussor em combinação com uma seccionadora de carga que neste caso trata de interromper 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 de proteção ou para suportar picos de corrente, como acontece em partida de motores ou a corrente de magnetização de transformadores.

Outro problema na escolha da corrente nominal são as térmicas. Conforme o local de instalação como subestações blindadas, escolhe-se a corrente nominal, considerando um fator 0,5 a 0,7 da corrente de carga contínua. Fusíveis para transformadores normalmente têm uma reserva de 100%, devido a corrente de ligação (INRUSH).

A corrente de curto-circuito do sistema deve garantir um desligamento dentro da faixa normal da operação.

A seleção da tensão nominal

Em aplicações industriais, escolhe-se a tensão do fusível igual à tensão entre fases da rede, porém sempre se devem considerar as variações da tensão que não podem ultrapassar a tensão nominal do fusível.

Utilizar fusíveis com tensão muito superior da rede deve ser evitado devido à tensão do arco que os fusíveis produzem no instante de ruptura. Esse pico de tensão que dura entre 100 a 200 ms, pode provocar problemas de isolação, por isso as tensões 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 de redes de distribuição- tensões nominais de 1 KV a 36,2 KV.

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 relativa entre elos fusíveis tipo 'K' e 'T'.

Fusíveis de alta Tensão

Elementos fusíveis tipo cartucho - geralmente são dimensionados para pequenas correntes e utilizados, em vários casos, para suprir a ausência do disjuntor no 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;

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.

Referências Bibliográficas

MAMEDE, 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.htm

http://www.posmci.ufsc.br/teses/fbm.pdf

http://www.dee.feis.unesp.br/pos/teses/arquivos/281-dissertacao_Renzo_Fabian_Espinoza.pdf

http://www.braspel.com.br/transformadores-de-potencial-interna-bps12.html

http://www.gardy.ind.br/pdf/85fusivel.pdf