Cálculo de correntes de curto-circuito em instalações de Alta Tensão

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alta tensĂŁo

cĂĄlculo de correntes de curto-circuito em instalaçþes de Alta TensĂŁo Manuel Bolotinha Engenheiro ElectrotĂŠcnico – Energia e Sistemas de PotĂŞncia (IST – 1974) Membro SĂŠnior da Ordem dos Engenheiros

1. INTRODUĂ‡ĂƒO Como em qualquer instalação, as instalaçþes de Alta TensĂŁo estĂŁo sujeitas a defeitos de curto-circuito cujos principais motivos sĂŁo: Ruptura dielĂŠctrica dos materiais isolantes (envelhecimento, condiçþes severas de sobreaquecimento e sobretensĂľes, acçþes mecânicas intensas e corrosĂŁo quĂ­mica estĂŁo entre as principais causas deste fenĂłmeno); Diminuição das distâncias de segurança e de isolamento/segurança; Descargas parciais (efeito de coroa). Os curto-circuitos causam nos equipamentos esforços tĂŠrmicos e electrodinâmicos; os esforços tĂŠrmicos resultam do sobreaquecimento dos cabos e condutores (por efeito de Joule), podendo dar origem Ă ruptura do isolamento e Ă fusĂŁo dos materiais condutores; os esforços electrodinâmicos sĂŁo o resultado da força electromagnĂŠtica, que ĂŠ proporcional ao valor da corrente.

2. TIPOS DE DEFEITOS

Activosâ€? e “Passivosâ€?. Um defeito “Activoâ€? acontece devido a curto-circuitos na instalação, e a principal causa dos defeitos “Passivosâ€? sĂŁo sobrecargas, sub e sobre tensĂľes e frequĂŞncias e oscilaçþes de cargas.

sĂłlidosâ€? e “incipientesâ€?. Um defeito “sĂłlidoâ€? acontece quando existe um contacto franco entre dois elementos em tensĂŁo ou entre um elemento em tensĂŁo e a terra, e ĂŠ “incipienteâ€? quando esse contacto nĂŁo ĂŠ franco. A experiĂŞncia mostra que, habitualmente, um defeito “incipienteâ€?, se nĂŁo eliminado em tempo Ăştil, evolui para um defeito “sĂłlidoâ€?. A Figura 1 representa os diagramas de curto-circuitos das redes e instalaçþes elĂŠctricas.

Os curto-circuitos Fase-Fase e Fase-Fase-Terra podem evoluir para um curto-circuito trifĂĄsico, devido Ă ruptura dielĂŠctrica causada pelo elevado valor das correntes de defeito.

Defeitos simĂŠtricos e assimĂŠtricos Quando o curto-circuito envolve igualmente as trĂŞs fases, o defeito ĂŠ simĂŠtricoâ€?. Contudo, a maior parte dos defeitos afecta apenas duas fases, sendo mais frequentes os curto-circuitos Fase-Terra, Fase-Fase e FaseFase-Terra, designando-se este tipo de defeitos por “assimĂŠtricoâ€? (no caso das linha aĂŠreas apenas cerca de 5% dos defeitos sĂŁo simĂŠtricos). As principais causas dos defeitos assimĂŠtricos sĂŁo: Fase-Fase e Fase-Fase-Terra: ionização do meio ou contacto acidental entre as fases (exemplo: rotura de um isolador). Fase-Terra: Contacto acidental entre uma fase e terra (exemplo: rotura de um isolador), ou fenĂłmenos de descargas atmosfĂŠricas. Acontece que em alguns defeitos se dĂĄ uma rotura de um condutor, com ou sem contacto com a terra, dando origem a um “circuito aberto!" # $ # & # '* #

corrente), e que pode causar desequilĂ­brio de cargas na rede e sobreaquecimento dos geradores.

3. Cà LCULO DAS CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO Os equipamentos, incluindo as estruturas metålicas, devem ser dimensionados, tendo não só em atenção a corrente de serviço, mas tambÊm os esforços tÊrmicos e electrodinâmicos da corrente de curto-circuito; o cålculo das correntes de curto-circuito permite igual + $ & 0

2 3 6 # &set points) das protecçþes. Recomenda-se que o cålculo das correntes de curto-circuito seja feito de acordo com a Norma IEC 60909-0.

1) Curto-circuito TrifĂĄsico

I�k3 = 1,1 × Un < &>? @ Bd) – måximo I�k3 = 0,95 × Un < &>? @ Bd) – mínimo

2) Curto-circuito Fase-Fase

I�k2 = 1,1 × Un / (Zd + Zi3 L N"N @ Un / (2 × Zd) – måximo(1) I�k2 = 0,95 × Un / (Zd + Zi3 L V"WX @ Un / (2 × Zd) – mínimo(1)

3) Curto-circuito Fase-Terra

Figura 1. 'LDJUDPDV GH FXUWR FLUFXLWR

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I�k1 = 1,1 × Un / (Zd + Zi + Z03 L N"N @ Un / (2 × Zd + Z0) – måximo(1) I�k1 = 0,95 × Un / (Zd + Zi + Z03 L V"WX @ Un / (2 × Zd + Z0) – mínimo(1)

(1) É pråtica comum no cålculo das correntes de curto-circuito fazer-se Zd = Zi.

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