Seletividade e backup para sistemas elétricos industriais de baixa tensão

Seletividade e backup para sistemas  elétricos industriais de baixa tensão Produtos de Baixa Tensão Por: Moises Quatrin           Engenheiro de Aplicação 1. Resumo O estudo de seletividade e backup para sistemas elétricos industriais é produto cada vez mais frequente nas engenharias do país. Cada vez mais, o cliente final quer que a sua instala-ção atenda às normativas vigentes e seja projetado de forma que os problemas elétricos sejam minimizados, ou até extintos. A seletividade é uma ferramenta que foi desenvolvida ao longo do tempo, com o intuito de prevenir a queda de pro-dutividade, aumentar a confiabilidade, proteção e ajudar no dimensionamento correto das proteções das cargas de uma instalação. Os estudos de seletividade tiveram seu início, principalmente, devido ao constante crescimento das cargas indutivas, como motores, devido à grande evolução destes, que aumentando consideravelmente a sua potência, elevaram os risco às instalações elétricas. 2. Introdução e Objetivos Quando estudamos a seletividade de um circuito elétrico queremos determinar quais das características técnicas dos equipamentos de proteção serão necessárias, de forma que quando ocorrer um curto-circuito, somente o dispositivo mais próximo a falha atue, isolando a menor porção possível de equipamentos e sistemas elétricos da instalação. Devemos, também, buscar o menor tempo de resposta possível, ou seja, o tempo de atuação do dispositivo de proteção deve ser levado em conta ao longo do estudo, promovendo, assim, a proteção mais ampla de sistemas e equipamentos. A associação de dois disjuntores, onde o disjuntor a jusante tem seu poder de interrupção diminuído em função do disjuntor a montante, é um conceito chamado Backup e pode ser utilizado para aperfeiçoar os estudos  de seletividade. Assim, não devemos olhar o circuito somente “de parte a parte”, mas sim como um todo. Utilizando os con-ceitos de Backup, podemos dimensionar o circuito de maneira melhor e mais eficiente. 3. Seletividade Durante a década de 1950, acompanhando o aumento da potência dos transformadores e a diversificação dos níveis de tensão disponíveis no secundário destes - que por sua vez são resultado do aumento da potência nominal das cargas, que vieram crescendo ao longo das décadas anteriores - a proteção para faltas por arco elétrico, que é altamente des-trutiva neste tipo de sistema, tornou-se uma necessidade e a partir de então, começou-se a estudar melhor a proteção dos circuitos elétricos. Como consequência, sugiram os estudos de seletividade para sistemas em baixa tensão. 3.1. Seletividade Amperimétrica A seletividade amperimétrica é utilizada quando temos uma diferença de impedância muito grande entre os dois dispo-sitivos ou pontos do sistema onde queremos implementar a seletividade. Quando a corrente passante que temos no dispositivo de proteção a montante é muito maior do que a corrente que temos no dispositivo a jusante, temos um caso de seletividade amperimétrica. A figura abaixo ilustra a seletividade amperimétrica entre disjuntores, simulada pelo software DOC 2.0: Exemplo de seletividade amperimétrica entre dois disjuntores: Fig. 01: Seletividade amperimétrica.  Seletividade e backup para sistemas elétricos industriais de baixa tensão  1

2  Seletividade e backup para sistemas elétricos industriais de baixa tensão 3.2. Seletividade Cronológica Quando temos dispositivos muito parecidos ou iguais - por exemplo, quando temos um disjuntor de 200 amperes a montante e um disjuntor de 150 amperes a jusante - não é possível prever a seletividade pelo ponto de vista amperimé-trico, ou seja, como as correntes dos disjuntores são muito parecidas, não podemos nos basear na diferença entre os níveis de correntes para determinar qual dispositivo de prote-ção irá atuar primeiro. Neste cenário a seletividade cronológica pode nos ajudar, aplicando tempos de atuação distintos, seja por característica própria do produto ou por ajuste de temporização diferente nas proteções do relé. Segue abaixo, exemplo de seletividade cronológica entre disjuntores, simulado pelo software DOC 2.0: Fig. 02: Seletividade Cronológica. Fig. 03: Seletividade entre disjuntores e fusível 3.3. Seletividade Lógica Nos dispositivos de proteção mais avançados, muitas vezes encontramos relés de proteção digitais e microprocessados. Estes relés obtém os dados da energia passante pelo disjun-tor por meio de transformadores de corrente/potencia (TC´s/TP´s), ou sensores de corrente/potência acoplados a cada uma das fases do disjuntor e utilizam-se destes dados para tomar as decisões de atuação mediante a falha do sistema. Para este tipo de ajuste, denominamos seletividade lógica, que nada mais é do que o uso da seletividade amperimétrica e cronológica juntas. Em algumas ocasiões é necessário a utilização de relés ele-trônicos para atingir ajustes mais precisos das condições de “TRIP” do dispositivo de proteção, para assim garantir a sele-tividade total do sistema elétrico proposto. Existe, também, a possibilidade de utilização em conjunto com fusíveis, variando  os ajustes do disjuntor, de acordo com a curva de atuação do fusível, seja ele qual for. Veja na figura 03, exemplo de seletividade, utilizando disjuntores e fusíveis simulados apli-cando o software DOC 2.0. 3.4. Seletividade Parcial    Os disjuntores abaixo são considerados totalmente seletivos de acordo com a tabela:      T5H400R400 PR221 (Icu=70kA)     T4H250R80 TMD (Icu=70kA) Fig. 03: Seletividade entre disjuntores e fusível Fig. 05: Tabela de seletividade disjuntores Tmax T. Porém, se aumentarmos o disjuntor a jusante para 100 A, a seletividade cai para 50KA, ou seja, acima disso a sele-tividade não está garantida. Confira na imagem ao lado.

 Seletividade e backup para sistemas elétricos industriais de baixa tensão  3 4. Backup A associação de dois disjuntores, onde o disjuntor a jusante tem seu poder de interrupção diminuído em função do disjun-tor a montante, é o conceito do que chamamos de Backup em um sistema elétrico. A definição destas características deve-se à curva de limitação da corrente de curto circuito e aos ensaios de laboratório. As tabelas de Backup são encontradas nos catálogos técni-cos dos fabricantes, conforme a seguir. 5. Intervalos de Coordenação O intervalo de coordenação é o período de tempo necessário para que seja garantida a atuação da proteção que está mais próxima à falha que aconteceu, ou seja, a proteção localizada a montante não poderá atuar antes da proteção a jusante (mais próxima à falha); salvo quando a proteção mais próxima entre em falha.  6. Conclusões A seletividade é imprescindível para a continuidade do serviço em diversos setores industriais, podendo prevenir a interrup-ção desnecessária do sistema elétrico, mantendo a seguran-ça de operação destes sistemas. Um projeto de seletividade bem feito irá proporcionar ao cliente final maior confiabilidade e mais horas de operação em seus sistemas, minimizando os problemas e indicando a localização das eventuais faltas. Embora este conceito seja muito popular na indústria, am-bientes residenciais, comerciais e prediais estão cada vez mais fazendo uso destas normas, de forma que na ocorrência de uma falta, ela limita-se à unidade consumidora onde ocor-reu, deixando assim, o restante do empreendimento seguro e sem interrupções de fornecimento de energia. Fig.06: Tabela de Backup de minidisjuntores.

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