introduÇÃo ao cÁlculo de curto-circuito em sistemas

ET77J – Sistemas de Potência 1

INTRODUÇÃO AO CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO EM SISTEMAS

ELÉTRICOS DE POTÊNCIA

Prof. Dr. Ulisses Chemin Netto


Objetivo da Aula

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Apresentar um panorama geral sobre ofenômeno de curto-circuito em sistemaselétricos de potência, seus efeitos e aplicações.


Conteúdo Programático

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Definição de curto-circuito;

Tipos de curto-circuito;

Efeitos do curto-circuito;

Aplicações do estudo de curto-circuito;

Exemplos de aplicativos comerciais para cálculo decurto-circuito.


Construção de Conhecimento Esperado

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Entender de forma qualitativa o fenômeno decurto-circuito e suas implicações em sistemaselétricos de potência.


O que é um Curto-Circuito?

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De acordo com a norma IEC 60909,

“O curto-circuito é uma conexão, acidental ouintencional, através de uma resistência ouimpedância, de valor relativamente baixo, entredois ou mais pontos de um circuito quenormalmente estão em potenciais diferentes.”


Aplicações do Estudo de Curto-Circuito

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O estudo de curto-circuito é aplicado:

– A sistemas de Geração– A sistemas de Transmissão;– A sistemas de Distribuição;– Uso final

• Residencial;• Comercial;• Industrial.


Causas para o Curto-Circuito

Degradação do Isolante

Contatos acidentais

Vandalismo

Fatores ambientais

Sobretensão

7



8

Exemplos para fatores ambientais



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0% 10% 20% 30% 40% 50%

Outra causas

Objetos estranhos

Falhas de isoladores

Erro humano

Falhas de equipamentos

Descargas atmosféricas

Árvores e ventos

Esses percentuais são referentes a um sistema de distribuição brasileiro pertencente a uma concessionária regional.


Percentuais de Ocorrência de Defeitos

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Efeitos do Curto-Circuito

Efeitos Térmicos – Degradação Isolante

Efeitos Mecânicos – Solicitação mecânica sobre barramentos

Risco à integridade física das pessoas

Perda de estabilidade e sincronismo

Queda de tensão (tendendo a zero na(s) fase(s) envolvidas na falta. Sobretensão nas fases sadias.

Sobrecarga em equipamentos.

Variações de frequência.

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12

Transformador de Corrente após Curto-Circuito



13

Transformador de Corrente após Curto-Circuito



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Transformador de Potência após Curto-Circuito



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Exemplo de risco aintegridade física daspessoas



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Arc Flash

Arc Blast


Tipos de Curto-Circuito

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Trifásico Bifásico

Monofásico


Fasores de Tensão e Corrente durante os Curtos-Circuitos

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TrifásicoBifásico

Monofásico

Normal

O ângulo de defasagem da corrente,para o curto-circuito em um ponto doSEP, depende da natureza da fonte, doscircuitos a ela conectados e do tipo deaterramento envolvido.


Comportamento no Tempo

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Para a qual: t1-instante de ocorrência da falta;t2-instante da energização da bobina de abertura do disjuntor; t3-instante da separaçãodos contatos do disjuntor; t4-instante da interrupção da corrente; tp-tempo de atuação da proteção; tab-tempo de abertura do disjuntor;tarc-tempo de duração do arco elétrico; ti-tempo de interrupção da falta pelo disjuntor; te-tempo de eliminação da falta; Ica(pico) valor decrista da componente CA da corrente de falta; ICC0- valor inicial da componente CC da corrente de falta; Icc-valor da componente CC dacorrente de falta no instante de separação dos contatos do disjuntor; Iass-Valor de pico máximo da corrente assimétrica.

Componente DC

Componente AC



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51G

-250

-0

250

-5

0

5

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0

IA IB

ICVA

(kV) V

B(kV)

VC(kV

)Dig

itals

Cycles

IA IB IC VA(kV) VB(kV) VC(kV)

Curto-Circuito BG de alta impedância



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22

Total Permanentes Transitórios

Trifásicos 2% 95% 5%

Bifásicos 11% 70% 30%

Fase-terra 79% 20% 80%

Outros 8%

Esses percentuais são referentes a um sistema de distribuição brasileiro pertencente a uma concessionária regional.


Duração do Curto-Circuito

Temporário Permanente

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Falta AG com religamentoMonopolar bem sucedido

Falta AG com religamentoMonopolar mal sucedido

www.selinc.com/pt


Fontes de Curto-Circuito

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Gerador Síncrono

Motor Síncrono

Motor Indução


Qual o Objetivo do Cálculo de Curto-Circuito?

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Determinar a magnitude dacorrente que flui pelo SEP apósa ocorrência do curto-circuito.

www.selinc.com/pt


Exemplos de Aplicação

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Chaveamento• Especificação de Disjuntores

Proteção

• Ajustes do sistema de proteção• Dimensionamento de Fusíveis

Equipamentos

• Dimensionamento de Barramentos• Dimensionamento de Cabos• Dimensionamento de Transformadores para instrumentos

Segurança

• Análise de Risco de Arco elétrico• Definição de EPIs (equipamento de proteção individual)



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De acordo com a NFPA 70E e IEEE 1584

Definição de área de risco



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De acordo com a NFPA 70E e IEEE 1584

Etiqueta de aviso


Cálculo de Curto-Circuito - Software

http://www.digsilent.de/

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http://www.digsilent.de/



http://etap.com/

30

http://etap.com/



http://www.aspeninc.com

31

Oneliner – sistemas de transmissão;

Distriview – Sistemas de distribuição.

http://www.aspeninc.com/



http://www.skm.com/index.html

32

Power*Tools

http://www.skm.com/index.html


Cálculo de Curto-Circuito - Software https://new.siemens.com/br/pt/produtos/servicos/energia/pss-

software/pss-cape.html

33

Short-circuitApenas um dos módulos

https://new.siemens.com/br/pt/produtos/servicos/energia/pss-software/pss-cape.html



http://www.cepel.br/pt_br/produtos/programas-computacionais-por-categoria/menu/anafas-analise-de-faltas-simultaneas.htm

34

ANAFAS - CEPEL

http://www.cepel.br/pt_br/produtos/programas-computacionais-por-categoria/menu/anafas-analise-de-faltas-simultaneas.htm


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RUFATO JUNIOR, E. Viabilidade técnica e econômica da modernização do sistema de proteçãoda distribuição. 2006. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Potência) - Escola Politécnica,Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006.

Coury, D. V. SEL0183 – Proteção em Sistemas Eletroenergéticos. São Carlos: Edição do Autor,2007.


Obrigado pela Atenção!Prof. Dr. Ulisses Chemin Netto – [email protected]

Departamento Acadêmico de Eletrotécnica – DAELT – (41)3310-4626 Av. Sete de Setembro, 3165 - Bloco D – Rebouças - CEP 80230-901

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