Os condutores no sistema elétrico são responsáveis por realizar a conexão dos equipamentos e permitir a passagem de corrente, podendo ser cabos, barramentos, hastes, dentre outros.
Em sistemas de média, alta e extra alta tensão em que são dimensionados cabos, importante realizar a proteção para evitar o envelhecimento precoce da isolação e prevenir curtos-circuitos e perdas através de descargas parciais nas arborescências internas.
Para isso é importante fazer a proteção dos cabos de média tensão coordenando a curva de dano dos cabos com as proteções de sobrecorrente temporizada e instantânea fase e neutro (50/51 e 50N/51N).
Efeito Joule
Tem como definição a conversão de energia elétrica em energia térmica, sendo essa calculada através do produto entre a resistência do cabo vezes a corrente ao quadrado (R . I²). Pode ser obtido ainda a suportabilidade térmica do cabo considerando a energia dissipada pelo equipamento através da sua curva característica I² t.
Para dimensionar corretamente a proteção é fundamental compreender o gráfico de perdas do condutor através do efeito Joule (I²t) pela corrente que passa pelo condutor (A).
O gráfico delimita 2 zonas que são a região de sobrecarga e a região fica entre a região de Iz e a região Adiabática e a região de curto-circuito que geralmente fica na região posterior a Adiabática.
Proteção contra sobrecarga É importante considerar a temperatura de operação do cabo não ultrapasse a especificada pelo fabricante para evitar a degradação precoce do cabo. Sendo assim é necessário realizar a plotagem das curvas em softwares específicos e verificar se os cabos estão devidamente protegidos, ou seja, se o ajuste da proteção está inferior ao valor da corrente de sobrecarga máxima do cabo.
Proteção contra curto-circuito
É a curva que mostra a dissipação de energia térmica da corrente que fica depois da região Adiabática do gráfico. Para plotar a curva de dano dos condutores e da blindagem dos cabos utilizamos a seguinte formula:
As constantes para o dimensionamento do condutor são:
E para a blindagem:
Coordenação da proteção Para realizar a coordenação da curva de dano do cabo com a proteção é necessário considerar que a proteção pode falhar e por isso é aconselhável realizar a coordenação com um tempo de 0,6 a 1,5 segundos. Na média tensão pode ser dimensionado as proteções de sobrecorrente e sobrecorrente direcional.
Sobretensões em cabos Uo/U
Em sistemas elétricos o tipo de aterramento do sistema irá interferir nas características dos isolantes dos condutores. Em sistemas aterrados a tensão de isolação dos cabos geralmente é 1,1 vezes a tensão fase-terra (Uo) e tensão fase-fase (U) do sistema. No momento de faltas monofásicas a tensão nas fases não sofre alteração.
Em sistemas isolados quando ocorre faltas monofásicas ocorre o deslocamento de neutro no sistema gerando sobretensões nas fases sãs que possuem o valor de:
Para dimensionarmos os cabos de média tensão devemos certificar de que no momento da sobretensão o cabo suporte sem que ocorra fuga no dielétrico comprometendo a isolação do cabo de média.
Para realizarmos o dimensionamento do fator de sobretensão em cabos é necessário determinarmos qual será a sobretensão que o cabo deve possuir através da equação:
Onde as impedâncias de sequência zero (Zo) e positiva (Z1) do sistema pode ser obtido através da soma da impedância do sistema ou através da equação a seguir:
Conclusão
A curva de dano em cabos é utilizada para garantir que a isolação do cabo será preservada, garantindo que na de existir equipamentos com curvas de dano com resistividade aos efeitos térmicos da corrente de curto-circuito menor que a dos cabos as proteções, que em sua grande maioria garantem a coordenação da proteção com o cabo. Para sistemas isolados o maior problema é decorrente da sobretensão nas fases sãs do sistema e em sistemas solidamente isolados são a corrente de curto-circuito em decorrência do elevado valor dessa corrente.
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