As funções de sobrecorrente de fase são as mais utilizadas na proteção do sistema elétrico. Pode-se dizer que aprender essas proteções é a porta de entrada para você começar a elaborar estudos de proteção e entrar nesse mercado que tantos profissionais almejam. Sendo assim, no artigo de hoje será mostrado de forma simples e objetiva o que você precisa saber para calcular e dimensionar essa proteção.
Função de Sobrecorrente Temporizada de Fase (51)
Essa proteção possui código ANSI 51. Essa função tem o objetivo de evitar falhas no equipamento protegido devido a altas correntes passantes ou sobrecargas. A depender para qual equipamento protegido está sendo dimensionado essa proteção será adotado uma estratégia especifica de cálculo para garantir seu funcionamento correto.
Então como foi dito, essa função está relacionada com a corrente que circula no sistema, portanto é a grandeza que será monitorada para realizar a proteção. Normalmente para a função de sobrecorrente de fase, utiliza-se equações que dependem do tempo, com características inversas, ou seja, quanto maior a corrente menor o tempo de atuação da proteção. Para isso deve-se definir 03 parâmetros básicos:
– Corrente de Partida
– Norma e tipo da Curva
– Dial de tempo
Cada um desses parâmetros irá influenciar diretamente na função algébrica que define essa proteção. Antes de entrar de fato em como calcular, é muito importante entender o conceito de cada um deles no qual pode-se resumir da seguinte forma:
– Corrente de Partida: É o valor de corrente no qual a proteção inicia a temporização. Pode-se dizer que ela é o limiar entre a corrente que é permitida circular no sistema e a corrente não desejada após um determinado intervalo de tempo.
– Norma e tipo de curva: Como foi dito, o que irá definir o comportamento dessa função de proteção é uma função algébrica, portanto deve-se definir algumas constantes para que seja substituído na fórmula. Existem algumas normas internacionais como IEC, IEEE, ANSI, IAC, etc. que definiram modelos matemáticos específicos e atribuíram fórmulas para aplicação dessa proteção. Isso garante padronização para os projetistas na hora de dimensionar e para os fabricantes dos relés digitais embutirem essas fórmulas no algoritmo do seu equipamento. Já o tipo da curva está relacionado com o seu comportamento ao longo do tempo. Curvas menos inversas tem como características um tempo de atuação maior do que curvas mais inversas, esse comportamento pode ser claramente visualizado pelo gráfico abaixo, que retrata curvas da norma IEC.
– Dial de tempo: O dial nada mais é do que uma variável que faz parte da função matemática que determina essa proteção. Matematicamente essa variável possui relação diretamente proporcional com o tempo, ou seja, quanto maior o dial maior será o tempo de atuação da proteção. Graficamente, essa relação em um gráfico I x t é de deslocar a curva para cima ou para baixo, no eixo das ordenadas.
Bom, mas então, como que se calcula essa proteção? Vamos considerar a norma IEC. Para essa norma, a função matemática é expressa pela seguinte fórmula:
Onde:
K e α – Constantes que dependem do tipo da curva
I – Corrente que circula no sistema (lida pelos TC’s)
Ip – Corrente de Partida
DT – Dial de tempo
A corrente de partida é calculada sempre em relação a corrente permitida pelo equipamento, que é a sua corrente nominal. Sendo assim aplica-se um fator a essa corrente que pode ser resumida pela fórmula abaixo:
O valor de k a ser utilizado depende de algumas coisas na qual podemos resumir abaixo:
- Critério da Concessionária
- Critério e filosofia do Projetista
- Qual o equipamento protegido (transformador, gerador, motor, etc.)
Normalmente esse fator k varia de 1 até 1,5.
Assim como o fator k utilizado para cálculo da corrente de partida a escolha da norma e curva depende exatamente dos mesmos fatores mencionados anteriormente. Agora que já sabemos como definir a corrente de partida, a norma e a curva falta somente o dial de tempo. Para o cálculo do dial pode-se isolar essa variável conforme equação abaixo:
Como Ip, k e α já estão definidos, necessita-se informar um valor de I e t. Sendo assim, utiliza-se correntes conhecidas que devem permanecer por um certo tempo, para que se obtenha um valor do dial. Por exemplo, sabe-se que a corrente de magnetização dos transformadores duram em média 100ms. Então para calcular um dial que resulte em um tempo acima dos 100ms, deve substituir I pela Inrush e t por um tempo maior, conforme abaixo:
Em alguns casos em que não se consegue calcular o dial, pode ser definido esse valor empiricamente ou então através do gráfico, analisando o comportamento da curva em relação a um ponto ou curva especifico.
Nesse texto trouxemos de uma forma aprofundada os conceitos por trás da função de sobrecorrente temporizada de fase, fazendo com que esse documento seja de extrema importância para o entendimento de como realmente funciona essa proteção.
Por: Mesh Engenharia
Esperamos que esses conteúdo tenha sido valioso para você. Você também pode encontrar outras dicas no nosso blog, confira!
Até a próxima!
