Formação Ambiental - 12.05.09. Causas Efeitos Medidas de protecção Formação Ambiental - 12.05.09.
Conceito Causas Efeitos Cálculos
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Curto-circuito em instalações industriais
Conceito
Causas
Efeitos
Cálculos
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Curto-circuito em instalações industriais
Representação por fase de circuitos elétricos(Diagrama unifilar)
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Curto-circuito em instalações industriais
Diagrama de impedâncias por fase sistema trifásico equilibrado
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Curto-circuito em instalações industriais
Componentes Simétricas
Componentes de sequência positiva (1 ou +), negativa (2 ou -) e zero (0)
Sistema trifásico equilibrado Somente sequência positiva
Sistema trifásico desequilibrado Sequência positiva e negativa SEM contato com a terra
Sistema trifásico desequilibrado Seq. positiva, negativa e zero COM contato com a terra
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Curto-circuito em instalações industriais
Sistema por unidade (pu)
Utilizar base única para cálculos
Valor em pu = valor real / valor base
Grandezas envolvidas p/ cálculo de CC
Potência (S), Tensão (V), Corrente (I) e Impedância (Z)
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Curto-circuito em instalações industriais
Sistema por unidade (pu)
Cálculo dos valores base
Fixa-se arbitrariamente duas variáveis, normalmente potência e tensão.
Sb = maior potência do sistema elétrico a ser modelado (valor usual 100 MVA)
Vb = maior tensão do sistema elétrico a ser modelado (em sist.industrias normalmente 13,8 kV)
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Curto-circuito em instalações industriais
Sistema por unidade (pu)
Cálculo dos valores base
A partir da potência e tensão bases, calcula-se a corrente e impedâncias bases.
Ib = Sb / √3 * Vb Zb = Vb^2 / Sb
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Curto-circuito em instalações industriais
Sistema por unidade (pu)
Exemplo 1
Um gerador possui os seguintes dados de placa: Sn=30 MVA, Vn=13,8 kV e Z = 20%.
Calcule em PU: S/V/I/Z. Calcule também o valor em Ohms da sua impedância.
Z pu = Z% / 100Z% na base da potência nominal do equipamento
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exemplo 1 para as bases 100MVA/13,2kV.
Curto-circuito em instalações industriais
Sistema por unidade (pu)
Mudança de base
Zpu(base1) = Zreal / Zbase1
Zpu(base2) = Zreal / Zbase2
Zpu(2) = Zpu(1) * (Vb1/Vb2)^2 * Sb2/Sb1
Calcule a impedância em pu do gerador do
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Curto-circuito em instalações industriais
Impedâncias de equipamentos e circuitos
Concessionária de energia: fonte de curto-circuito, deve ser inserida no diagrama de impedância do sistema elétrico industrial com o seu equivalente de Thevenin:
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Curto-circuito em instalações industriais
Impedâncias de equipamentos e circuitos
Concessionária de energia: normalmente fornece seu equivalente de Thevenin em pu, nas bases 100 MVA/13,8kV.
Exemplo 02: no ponto de entrega de energia elétrica (13,8kV) da concessionária para uma determinada industria, as impedâncias fornecidas pela concessionária são Z1=Z2= 0,15+j0,58 pu e Z0=0,015+j0,45 pu (base 13,8kV/100 MVA).
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Curto-circuito em instalações industriais
Impedâncias de equipamentos e circuitos
Transformador: elemento passivo para curto-circuito, apenas limita o valor da corrente de curto-circuito através da sua impedância.
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Curto-circuito em instalações industriais
Impedâncias de equipamentos e circuitos
Transformador: Modelo equivalente para estudo de curto-circuito
Zeq = Rt + jXt
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Z-TR
Modelagem de impedâncias (Sequência +)
Curto-circuito em instalações industriais
Transformador:
Impedâncias de equipamentos e circuitos
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Curto-circuito em instalações industriais
Impedâncias de equipamentos e circuitos
Z = √ R² + X²Transformador:
R(%) = perdas no cobre * 100 / Sn transformador
R(%) = resistência percentual do transformador
perdas no cobre = valores conforme ensaios ou típicos
R(%) : calculado em função das perdas no cobre - e da potência nominal do transformador (Sn em kVA)
√ ² ²X = Z - R
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Dados típicos de transformadores
Curto-circuito em instalações industriais
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Curto-circuito em instalações industriais
Impedâncias de equipamentos e circuitos
Transformador: Exemplo 03: Dado um transformador de 1000 kVA,
13,8 kV/380-220V, Z=5,5%, calcule o valor em PU e em Ohms da sua impedância, para o lado de BT e AT.
Zpu = Z%/100
Zpu = Z(Ω)AT / Zb AT
Zpu = Z(Ω)BT / Zb BT
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Modelagem de impedâncias (Sequência +)
Z-condutor
Curto-circuito em instalações industriais
Impedâncias de equipamentos e circuitos
Condutores:
Zpu = Z real / Z base
Zb = Vb^2 / Sb
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Icc3F (pu) = 1 / Zeq (pu)
Curto-circuito em instalações industriais
Cálculo das correntes de curto-circuito
Curto-circuito trifásico Possui somente componente de sequência
positiva Icc3F = V / Zeq Em PU: V=1pu
Icc3F (A) = Ib / Zeq (pu)
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Curto-circuito em instalações industriais Cálculo das correntes de curto-circuito
Assimetria na corrente de curto-circuito
* Deslocamento da forma de onda de corrente.
Causas: Relação X/R no ponto de curto-circuito
(excluindo as cargas) Instante que ocorre o curto circuito em
relação à onda de tensão
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Curto-circuito em instalações industriais Cálculo das correntes de curto-circuito
Assimetria na corrente de curto-circuito
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Curto-circuito em instalações industriais Cálculo das correntes de curto-circuito
Assimetria na corrente de curto-circuito
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Curto-circuito em instalações industriais Cálculo das correntes de curto-circuito
Fator de Assimetria
FA = √(1+2.e^(-2π / X/R))
IccASS = IccSIM * FA
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Curto-circuito em instalações industriais Cálculo das correntes de curto-circuito
Curto-circuito máximo no secundário de um transformador Método simplificado: considerar uma fonte infinita no
primário.
Fonte infinita Z=0
Icc3Fsec (A) = Ib / Zeq
Ib = Sn / √3 * Vn = INsec
Zeq = Z% / 100
Icc3Fsec(A) = Insec / (Z%/100)
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Curto-circuito em instalações industriais
Cálculo das correntes de curto-circuito
Curto-circuito máximo no secundário de um transformador
Calcule a corrente de curto-circuito máximo no secundário de um transformador de iluminação e tomadas 480/220-127V, Z=4,5%, 75 kVA.