Coordenação e Seletividade dos Dispositivos de Proteção em Uma Empresa Metalúrgica

Coordenação e seletividade dos dispositivos de proteção em uma empresa metalúrgica

Vitor A. Ferreira

Resumo – Este artigo apresenta os conceitos básicos de proteção e seletividade em um sistema elétrico industrial. São abordados os aspectos técnicos com a devida fundamentação teórica e formulação matemática. Também é apresentado um estudo de caso, onde a instalação industrial analisada foi expandida com a adição de novas cargas. Assim foi necessário avaliar os ajustes na proteção destas novas cargas de forma a garantir a coordenação e seletividade com o resto do sistema existente.  

I.INTRODUÇÃO

Os sistemas elétricos no setor industrial, assim como em âmbito geral estão sujeitos a perturbações e anomalias, oriundas de diversificados fatores internos ou externos. Para assegurar que um sistema elétrico atenda as especificações da carga de forma confiável, segura e mantendo uma boa viabilidade econômica, é necessário a implementação de um eficiente sistema de proteção. Esse sistema é composto por dispositivos de proteção como disjuntores e relés, que têm como função detectar a falha e isolar a área sob efeito, garantindo a integridade do fornecimento de energia para áreas não afetadas do conjunto (FILHO, 2012).

Para garantir a confiabilidade do sistema de proteção, é necessário que os componentes estejam bem dimensionados e configurados para atuar de acordo com as características da planta.

 A determinação das correntes de curto circuito é fundamental para o estudo da proteção, coordenação e seletividade dos sistemas elétricos. As correntes de curto circuito podem adquirir valores de grande intensidade, provocadas geralmente pela perda de isolamento de algum elemento energizado.  Os danos materiais ocasionados devido ao curto circuito estão relacionados com a intervenção correta dos elementos de proteção. Danos que compõem desde equipamentos da instalação, a barramentos, chaves e condutores, ocasionando rompimentos e deformações na estrutura. (OKAMOTO, 2013)

Nesse contexto apresentado, o principal objetivo do estudo de coordenação e seletividade é definir os ajustes dos dispositivos de proteção de forma a manter a segurança dos operadores, a preservação dos equipamentos da instalação, mantendo a área afetada pela anomalia do sistema a menor possível, maximizando o tempo de continuidade do serviço.

 

II. REVISÃO CONCEITUAL

1. Definição de Proteção

O intuito de um sistema de proteção segundo Rossoni (2011), é preservar o sistema elétrico contra perdas de materiais, falhas e perigos pessoais. Tendo como função a proteção retirar de operação algum componente integrante ao sistema de potência que comece a operar de maneira anormal.

 Pode-se dizer que, usualmente uma proteção não evitará a falha que poderá acontecer no equipamento, ela irá operar isolando a área que apresentar o defeito depois da detecção de uma situação de erro.

Existem certos parâmetros que identificam a qualidade e a eficiência de sistema de proteção, como: rapidez para extinção da falha e sensibilidade. Contendo um planejamento correto é possível agir de maneira significativa em pontos cruciais, como: confiabilidade, segurança, tempo e gastos financeiros com manutenção corretiva e preventiva e a melhora no fornecimento de energia para o caso da transmissão e distribuição (ARAUJO).

1. Coordenação e Seletividade

Os conceitos de coordenação e seletividade serão descritos de acordo com Rodrigues (2013). Onde coordenação vem atrelado aos ajustes parametrizados feito ao sistema de proteção. Dessa forma vem garantir que no caso de uma falta em um determinado ponto do sistema elétrico, a atuação do relé para erradica-la ocorre de forma coordenada. De modo que os relés mais próximos ao defeito atuem antes dos relés subjacentes. Se ocorrer de um dos relés falhar, os próximos na sequência de atuação devem operar, seguindo assim uma certa ordem de prevalência de operação.

Seletividade está associado a ideia de coordenação, em que é dito seletivo um sistema quando, perante a ocorrência de falta num determinado ponto, somente a menor parte do sistema de potência ao redor é isolada pela proteção. Vindo a garantir que o funcionamento do restante do sistema continue de forma aceitável.

1. Relés de proteção

A característica dos relés de sobre corrente é representada pelas suas curvas tempo versus corrente. Estas curvas variam em função do tipo do relé (disco de indução, estático, digital). Atualmente a maioria dos reles fabricados permite escolher a característica tempo corrente apenas alterando-se os parâmetros no próprio relé. As características mais utilizadas são (MARDEGAN, 2010):

• Normal Inverso (NI)
• Muito Inverso (MI ou VI = Very Inverse)
• Extremamente Inverso (EI)
• Tempo Longo Inverso (TLI ou LT I= Long Time Inverse) Tempo Definido (TD ou DT = Definite Time).

1. Curto Circuito

Um curto circuito é definido como uma conexão condutora de baixa impedância ou resistência, consequência de uma perda de isolamento, interligando dois ou mais pontos de um circuito com potenciais elétricos diferentes. (ROSSONI, 2011)

A determinação das correntes de curto circuito é de essencial importância para a elaboração de um projeto de ajustes das proteções e coordenação dos seus diversos elementos. (FILHO, 2012)

Esse tipo de defeito pode ocorrer e ser caracterizado principalmente pelas seguintes formas: curto circuito trifásico, bifásico e fase-terra. (FILHO, 2012)

Curto circuito trifásico as três tensões são iguais a zero, havendo um carregamento simétrico nos condutores, ficando conhecido como falta simétrica. Em outros casos de curto, como bifásico e fase-terra(monofásico), não ocorre o carregamento simétrico dos condutores e as tensões ficam diferentes de zero. Para esses casos é exigido a decomposição do sistema de com auxílio das componentes simétricas. (ROSSONI, 2011)

1. Proteção no Transformador

Quando há a ocorrência de uma falha como por exemplo um curto circuito, a corrente elétrica oriunda deste curto pode passar por um transformador, o que se faz necessário o estudo do comportamento do equipamento quando submetido a correntes além da magnitude nominal do mesmo. (SPECHT, 2018)