Curto-circuito é a passagem de corrente elétrica acima do normal em um circuito devido à redução abrupta da impedância do mesmo. Normalmente o curto-circuito provoca danos tanto no circuito elétrico em que ocorre como no elemento que causou a redução de impedância.
Um exemplo de curto-circuito, que acidentalmente é comum em residências, ocorre quando se coloca as extremidades de um fio metálico nos orifícios de uma tomada. Geralmente os curto-circuitos provocam reações violentas devido à dissipação instantânea de energia, tais como: explosões, calor e faíscas. É uma das principais causas de incêndios em instalações elétricas mal conservadas ou com erros de dimensionamento.
A análise de curto-circuitos é uma disciplina da engenharia eléctrica que utiliza ferramentas matemáticas, tais como os componentes simétricos, para calcular os curto-circuitos.
É importante salientar que os engenheiros classificam um curto-circuito como sendo uma região num circuito elétrico na qual a diferença de potencial é nula.
O objetivo principal dessa disciplina é dimensionar e ajustar adequadamente os equipamentos de proteção de geradores, linhas de transmissão e de redes de distribuição de energia elétrica.
Existem vários tipo de curcto circuitos:
- Trifásico, bifásico, monofásico a terra, bifásico a terra, etc...
Para a o cálculo de correntes de curto-circuito é necessário conhecer o sistema eléctrico, as características dos seus componentes, como por exemplo; a impedânciacia dos tranformadores (Z), dos cabos/condutores elétricos, geradores, contribuições dos motores, etc...
Normalmente, a impedância de um transformador é expressa em percentagem (%Z). Esse valor geralmente é indicado nas placas de identificação dos transformadores. Por exemplo, Z = 5%.
O que é entao a percentagem Z (%Z)?
A impedância percentual do transformador é a queda de tensão em plena carga, devido à resistência e reactância de dispersão do enrolamento, expressa em percentagem da tensão nominal. É também o percentual da tensão normal dos terminais, necessários para circular a corrente total em condições de curto-circuito
%Z = (Tensão da impedância)/(Tensão Nominal)
É fácil calcular a corrente máxima que um transformador pode fornecer em condições de falhas simétricas. A título de exemplo, considere um transformador de trifásico de 11kV/6.6kV, 2MVA com uma impedância de 5%. O nível de falha máximo disponível é:
2 MVA x 100/5 = 40 MVA. Este valor normalmente é denominado de Potência aparente de curto circuito.
A partir deste valor as correntes de falhas equivalentes podem ser calculadas, usando a formula convencional: I = S / (√3 V), onde S é a potência aparente de curto circuito e V a voltagem entre as fases.
Deste forma, obteriamos as seguintes correntes de curto circuito:
Primário: 2.1 kA
Secundário: 3.5 kA
Um transformador com uma baixa impedância conduzirá a um maior nível a falha eléctrica (e vice-versa). O número calculado acima é o máximo.
Na prática, o nível de falha real será reduzido pela impedância da fonte, a impedância dos cabos/linhas de transmisão entre o transformador e a falha, e a impedância da falha eléctrica.
Na prática, as falhas eléctricas nem sempre são simétricas ou trifásicas, o que torna o cálculo da corrente de curto circuito ainda mais complexo. O cálculo acima ilustra apenas uma falha trifásica balanceada nos terminais de um transformador.
Para falhas não simétricas (bifásico a terra, monofásico a terra, etc), cálculos complexos são efectuados recorrendo-se a teoria de componentes simétricos. Contudo, isso involve o uso de impedâncias de sequências positivas, negativas e zero (Z1, Z2 e Z0 repectivamente).
Os cálculos de fluxo de carga, protecção eléctrica e curto circuito são normalmente feitos pelas empresas de consultoria. As vezes o recursos a Softwares como ETAP, SKM, etc... são indispensáveis.
A abordagem de cálculos de correntes de curto-circuito será objecto de análise de um artigo a ser publicado nesse blog futuramente.
Emméry Macedo
No comments:
Post a Comment