Proteção do sistema de distribuição
A proteção do sistema de distribuição de energia elétrica é fundamental para garantir a segurança das pessoas e dos equipamentos, além de evitar prejuízos financeiros.
Para isso, é preciso contar com equipamentos de proteção adequados, como o seccionador trifásico, o disjuntor, o relé e a chave-fusível, e adotar medidas preventivas para evitar falhas no sistema, como a manutenção preventiva e a inspeção periódica dos equipamentos elétricos.
Com essas medidas, é possível garantir a eficiência e a segurança do sistema de distribuição de energia elétrica.
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Principais dispositivos de proteção
Durante um curto-circuito, surge uma corrente de elevada intensidade que pode trazer efeitos mecânicos e térmicos aos equipamentos ligados ao circuito sob falha.
Os efeitos mecânicos, cujas forças são proporcionais ao quadrado da corrente instantânea, podem deformar condutores e romper materiais isolantes.
Já os efeitos térmicos estão ligados ao tempo de permanência da falha e ao valor eficaz da corrente e podem produzir um aquecimento excessivo dos materiais condutores e isolantes, com sua consequente deterioração.
Por outro lado, correntes de curto-circuito de pequeno valor podem causar danos permanentes ou temporários a pessoas e animais se não forem interrompidas em intervalo de tempo adequado.
Para minimizar os efeitos produzidos pelas correntes de falhas, é comum o uso dos seguintes equipamentos:
- Corta-circuitos ou chaves-fusíveis
- Religadores automáticos
- Seccionadores automáticos
- Relés com disjuntores
Proteção do sistema de distribuição.
Chaves-fusíveis
A chave-fusível ou corta-circuito é o dispositivo constituído de um porta-fusível e demais partes destinadas a receber um elo-fusível.
O elo-fusível é uma peça facilmente substituível, composta de um elemento sensível e demais partes, que completa o circuito entre os contatos de um corta-circuito.
Para entender o funcionamento dos fusíveis, é essencial possuir conhecimentos prévios do que é sobrecorrente e corrente nominal.
A sobrecorrente é a intensidade de corrente superior à máxima corrente permitida para um sistema, equipamento ou para um componente elétrico qualquer.
A corrente nominal do fusível é o valor de corrente que o fusível pode suportar continuamente sem deteriorar-se ou exceder os limites de temperatura especificados, satisfazendo as características de tempo/corrente dessa especificação.
Quando ocorre uma sobrecorrente em uma chave-fusível, devido ao efeito térmico, o elemento fusível se funde, interrompendo o circuito. A alta temperatura do arco provoca a queima e a decomposição parcial do revestimento interno do cartucho, gerando gases que interrompem possíveis arcos elétricos.
A pressão dentro do cartucho aumenta em função dos incrementos de temperatura e a geração dos gases cria condições dentro do tubo que ajudam a desionizar o caminho do arco. A pressão exercida também ajuda a manter a condição de circuito aberto, uma vez que as partículas ionizadas forçam a abertura das extremidades do cartucho, sendo expelidas em seguida.
Religador automático
O religador automático é um dispositivo interruptor automático, que abre e fecha seus contatos repetidas vezes na eventualidade de uma falha.
Ele é utilizado em circuitos de distribuição, que opera quando detecta correntes de curto-circuito, desligando e religando automaticamente os circuitos um número predeterminado de vezes.
Os religadores são dimensionados para suportarem a corrente nominal e para interromperem corrente de curto circuito máxima no seu ponto de localização. Portanto, quando um religador for projetado deve-se verificar a corrente passante por esse ponto e o valor do curto-circuito trifásico.
Quando um religador detecta uma condição de sobrecorrente, a circulação dessa corrente é interrompida pela abertura de seus contatos. Os contatos são mantidos abertos durante determinado tempo, chamado tempo de religamento, após o qual se fecham automaticamente para reenergização da linha.
Se, no momento do fechamento dos contatos, a corrente persistir, a sequência abertura/fechamento é repetida até três vezes consecutivas e, após a quarta abertura, os contatos ficam abertos e travados. O novo fechamento poderá ser realizado manualmente no próprio religador ou de forma remota, por meio de algum sistema de comunicação.
As operações de um religador podem ser combinadas na seguintes sequências se for ajustados para quatro operações:
- Uma rápida e três retardadas
- Duas rápidas e duas retardadas
- Três rápidas e uma retardada
- Todas rápidas
- Todas retardada
Para qualquer número de operações menor que quatro, em combinações similares de operações rápidas e retardadas.
A partir dessa característica de temporização dupla, pode-se coordenar o equipamento com os fusíveis dos ramais de um alimentador ou outros equipamentos localizados a jusante.
Seccionador automático
O seccionador automático é um equipamento utilizado para interrupção automática de circuitos, que abre seus contatos quando o circuito é desenergizado por um equipamento de proteção situado à sua retaguarda e equipado com dispositivo para religamento automático.
Ele é utilizado em sistemas de distribuição sempre em conjunto com outro equipamento de proteção, normalmente um religador.
O seccionador é basicamente construído de um elemento sensor de sobrecorrentes e de um mecanismo para contagem de desligamentos do equipamento de retaguarda, além de contatos e de dispositivos para travamento na posição “aberto”.
Quando ocorre uma sobrecorrente no circuito passando através do seccionador, cujo valor seja maior ou igual à corrente de acionamento, o equipamento é armado e preparado para a contagem.
A contagem se inicia quando a corrente que circula por ele é interrompida pelo equipamento de retaguarda ou cai abaixo de determinado valor. Após um certo número dessas ocorrências, que corresponde ao ajuste do equipamento, ele abre os contatos e permanece travado na posição “aberto”, isolando o trecho com falha.
Disjuntor
O disjuntor é um dispositivo de proteção que todas as instalações possuem ou deveriam ter. Ele também pode ser definido como um interruptor automático que protege os circuitos elétricos das instalações, desarmando assim que identifica correntes de curto-circuito ou sobrecarga, sendo fundamental para evitar acidentes e até mesmo incêndios.
Os principais tipos de disjuntores mais usados são os monopolares, bipolares, tripolares, magnético, térmicos, termomagnéticos
Relé
O relé é um dispositivo elétrico destinado a realizar modificações súbitas, mas predeterminadas em um ou mais circuitos de saída. É importante compreender que para realizar esta ação, ele precisa alcançar uma condição específica que varia de relé para relé.
No momento que uma corrente circula pela bobina, um campo eletromagnético é gerado atraindo uma série de contatos, que fecham ou abrem os circuitos. Assim que a corrente elétrica para de passar pelas bobinas, o campo eletromagnético é interrompido e com isso, os contatos voltam para as suas posições originais.
Existem os relés eletromecânicos, de estado sólido e digitais. Seguindo com os tipos de relés, eles ainda podem ser classificados de acordo com a função é muito importante não fazer confusão quanto a função de cada componente.
O relé em si, apenas liga ou desliga algum circuito, mas existem diversos componentes eletrônicos que fazem com que cada relé atue em uma determinada função, observe a seguir:
- Relés temporizadores
- Relés térmicos
- Relés de proteção
Para ver como funciona uma subestação de alta tensão, recomendamos que assista o vídeo abaixo!
Caso tenha dúvidas ou sugestões, recomendamos que assista o vídeo abaixo que te responderemos!
Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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