introduÇÃo ao cÁlculo de curto-circuito em sistemas
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ET77J – Sistemas de Potência 1
INTRODUÇÃO AO CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO EM SISTEMAS
ELÉTRICOS DE POTÊNCIA
Prof. Dr. Ulisses Chemin Netto
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Objetivo da Aula
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Apresentar um panorama geral sobre ofenômeno de curto-circuito em sistemaselétricos de potência, seus efeitos e aplicações.
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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.
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Construção de Conhecimento Esperado
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Entender de forma qualitativa o fenômeno decurto-circuito e suas implicações em sistemaselétricos de potência.
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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.”
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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.
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Causas para o Curto-Circuito
Degradação do Isolante
Contatos acidentais
Vandalismo
Fatores ambientais
Sobretensão
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Causas para o Curto-Circuito
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Exemplos para fatores ambientais
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Causas para o Curto-Circuito
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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.
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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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Efeitos do Curto-Circuito
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Transformador de Corrente após Curto-Circuito
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Efeitos do Curto-Circuito
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Transformador de Corrente após Curto-Circuito
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Efeitos do Curto-Circuito
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Transformador de Potência após Curto-Circuito
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Efeitos do Curto-Circuito
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Exemplo de risco aintegridade física daspessoas
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Efeitos do Curto-Circuito
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Arc Flash
Arc Blast
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Tipos de Curto-Circuito
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Trifásico Bifásico
Monofásico
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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.
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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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Tipos de Curto-Circuito
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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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Tipos de Curto-Circuito
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Tipos de Curto-Circuito
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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.
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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
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Fontes de Curto-Circuito
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Gerador Síncrono
Motor Síncrono
Motor Indução
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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
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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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Exemplos de Aplicação
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De acordo com a NFPA 70E e IEEE 1584
Definição de área de risco
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Exemplos de Aplicação
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De acordo com a NFPA 70E e IEEE 1584
Etiqueta de aviso
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Cálculo de Curto-Circuito - Software
http://www.digsilent.de/
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Cálculo de Curto-Circuito - Software
http://etap.com/
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Cálculo de Curto-Circuito - Software
http://www.aspeninc.com
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Oneliner – sistemas de transmissão;
Distriview – Sistemas de distribuição.
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Cálculo de Curto-Circuito - Software
http://www.skm.com/index.html
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Power*Tools
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Cálculo de Curto-Circuito - Software https://new.siemens.com/br/pt/produtos/servicos/energia/pss-
software/pss-cape.html
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Short-circuitApenas um dos módulos
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Cálculo de Curto-Circuito - Software
http://www.cepel.br/pt_br/produtos/programas-computacionais-por-categoria/menu/anafas-analise-de-faltas-simultaneas.htm
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ANAFAS - CEPEL
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Referências bibliográficas
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STEVENSON, W. D.. Elementos de análise de sistemas de potencia. São Paulo: McGraw-Hill doBrasil, 1978. 347 p.
KAGAN, N.; Oliveira, C. C. B.; Robba, E. J.. Introdução aos Sistemas de Distribuição de EnergiaElétrica. São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda., 2005. 328 p.
KOTHARI, D. P.; NAGRATH, I. J. Modern Power System Analysis. [s.l.] Tata McGraw-Hill PublishingCompany, 2003. 353p.
SATO, F.; FREITAS, W.. Análise de Curto-Circuito em Princípios de Proteção em Sistemas deEnergia Elétrica – Fundamentos e Prática. Rio de Janeiro: Elsevier Editora Ltda., 2015. 447p.
NASCIMENTO, S. L. C.. Introdução ao Cálculo de Curto-Circuito em Sistemas Industriais. RioGrande do Sul, Editora da UFRGS, 2003. 119p.
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Referências bibliográficas
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BLACKBURN, J. L. Symmetrical Components for Power Systems Engineering. CRC Press, NewYork, 1993.
ANDERSON, P. M. Analysis of faulted power systems. Wiley-IEEE Press. Piscataway, NJ, 1995.
OLIVEIRA, C.C.B.; SCHMIDT, H.P.; KAGAN, N.; ROBBA, E.J. - Introdução a Sistemas Elétricos dePotência - Componentes Simétricos – 2ª ed. - Ed. Edgard Blücher, São Paulo, 2000.
IEC. IEC 60909 - Part 1. : Short-circuit Currents in Three-phase A.C. Systems. Technical ReportIEC 60909-1:2000 . International Electrotechnical Commission.
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Referências bibliográficas
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FERNANDES, A. K.; FERNANDES, K. Vestimenta para Inflamabilidade. In: : VI ESW Brasil -Seminário Internacional de Engenharia Elétrica na Segurança do Trabalho, 2013, Recife, PE,Anais...Recife.
FERNANDES, A. K.; FERNANDES, K. EPI Vestimenta Anti Arco Eletrico NR 6 e NR 10 NFPA 70E ePericulosidade. In: : VI ESW Brasil - Seminário Internacional de Engenharia Elétrica naSegurança do Trabalho, 2013, Recife, PE, Anais...Recife.
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.
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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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