instalações elétricas industriais
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1. ao mesmo tempo que oferece alta resist ncia corrente subsequente fornecida pelo sistema c Centelhador s rie Constitu do de um ou mais espa adores entre eletrodos dispostos em s rie com os resistores n o lineares E opcional para os p ra raios de ZnO d Desligador autom tico Constitu do de um elemento resistivo colocado em s rie com uma c psula explosiva protegida por um corpo de baquelite Serve como indicador visual de defeito no p ra raios E opcional no ZnO e Protetor contra sobrepress o Dispositivo destinado a aliviar a press o interna devido a falhas ocasionais do p ra raios e cuja a o permite o escape dos gases antes que haja o rompimento da porcelana 7 4 PRINC PIO DE FUNCIONAMENTO A figura a seguir mostra esquematicamente um p ra raios instalado numa linha submetida a uma sobretens o Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 17 SURTO LINHA CENTELHADOR RESISTORES N O LINEARES enn Em condi es normais de funcionamento a linha est isolada da terra pelo centelhador Ocorrendo uma sobretens o o p ra raios conduz instant neamente 0 01 s 7 5 ESCOLHA DA TENS O NOMINAL DO P RA RAIOS determinada em fun o da m xima tens o entre fases admiss vel no sistema e depende do fator de aterramento desse sistema V Voam CC M X FF Para sistemas com neutro solidamente aterrado esse fator vale 0 8 e para2. b Subesta o Receptora de Transmiss o Constru da pr xima aos grandes blocos de carga Conecta se atrav s da linha de transmiss o subesta o central de transmiss o c Subesta o de Subtransmiss o Constru da em geral no centro de um grande bloco de carga e alimentada pela subesta o receptora E dela que se originam os alimentadores de distribui o prim ria d Subesta o de Consumidor Constru da em propriedade particular suprida atrav s de alimentadores de distribui o prim ria Alimentam os pontos finais de consumo 3 2 2 QUANTO AO TIPO DE INSTALA O a Subesta o a c u aberto ou ao tempo S o constru das em pra as amplas ao ar livre e requerem o emprego de equipamentos pr prios para funcionamento em condi es atmosf ricas adversas b Subesta es Abrigadas Os equipamentos s o instalados no interior de constru es e n o est o sujeitos s intemp ries c Subesta es blindadas S o compactas e todos os equipamentos barramentos disjuntores chaves TP s TC s etc est o instalados em cilindros contendo SFs hexafluoreto de enxofre sob press o Necessitam de esta es para bombeamento pressuriza o e controle do SFe 3 3 SUBESTA O DE CONSUMIDOR 3 3 1 TIPOS a Subesta o ao tempo Pode ser instalada em poste transformador at 150 kVA e em plataforma transformador at 225 kVA b Subesta o abrigada Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA
3. o ser 28 Tc para medi o corrente prim ria nominal de 100 A rela o nominal 20 1 60 Hz carga nominal ABNT C25 classe de exatid o ABNT 0 6 C25 fator t rmico 1 5 uso exterior ou interior n vel de isolamento tens o nominal de opera o 13 8 kV tens o m xima de opera o 15 kV tens o suport vel nominal frequ ncia industrial 36 kV e tens o suport vel nominal de impulso atmosf rico 110 kV Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 29 CAP TULO XII 12 REL S 12 1 INTRODU O Um rel um dispositivo atrav s do qual os contatos de um circuito s o operados pela mudan a nas condi es do mesmo circuito ou em um ou mais circuitos associados Os rel s devem visualizar o aparecimento de uma falta ou dist rbio nas condi es normais de opera o em qualquer trecho do sistema el trico e atuar automaticamente na abertura dos equipamentos ou em dispositivos de alarme A figura a seguir apresenta um rel elementar CONTATOS p N CLEO DISJUNTOR MN 12 2 ELEMENTOS B SICOS DE UM REL a ELEMENTO SENSOR Responde s varia es da grandeza atuante b ELEMENTO COMPARADOR Compara a a o da grandeza atuante no rel com o valor pr ajustado c ELEMENTO DE CONTROLE Ffetua uma mudan a brusca na grandeza controlada 12 3 CLASSIFICA O DOS RELES Os rel s tem seu tipo de atua o baseado nas seguintes grandezas
4. sistemas com neutro isolado ou aterrado atrav s de imped ncia vale 1 0 Exemplo Considere uma descarga atmosf rica cuja corrente do raio seja de 15 irrompendo num ponto do solo distante 90 m de uma L T de 69 kV cuja altura dos condutores ao solo seja de 11 m Calcular a tens o de surto resultante 1 R 0 00577 4 5x10 uen Ia Z xl xH R gs DID Da cd Este valor bem inferior tens o suport vel de impulso TSI da L T que de 350 kV 7 6 CONSIDERA ES SOBRE RAIOS e 90 das descargas atmosf ricas seguem da nuvem para a terra e Descarga direta de raios e 0 1 gt 200 kA e 0 7 2 100 e 5 gt 60kA e 50 gt 15kA Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 18 CAP TULO VIII 8 DISJUNTORES DE ALTA TENS O 8 1 INTRODU O S o equipamentos destinados manobra e prote o de circuitos capazes de interromper grandes pot ncias de curto circuito Est o sempre associados a rel s 8 2 MEIOS DE INTERRUP O DO ARCO 8 2 1 Disjuntores a leo Custo reduzido Robustez construtiva Simplicidade operativa e e e e Simplicidade de manuten o Podem ser a grande volume de leo GVO e a pequeno volume de leo PVO 8 2 2 Disjuntores a sopro magn tico Muito usados em sistemas de corrente cont nua 8 2 3 Disjuntores a v cuo Especialmente utilizados onde a frequ ncia de manob
5. 3 1 5 2 0 f Corrente t rmica nominal Maior corrente prim ria que um TC capaz de suportar durante 1 segundo com o enrolamento secund rio curto circuitado sem exceder em qualquer enrolamento uma temperatura m xima especificada g N vel de isolamento Tens o m xima suport vel pela isola o dentro dos limites especificados 11 5 EXEMPLO TC DE MEDI O Especificar um TC para medi o de energia el trica e controle sem finalidade de faturamento sabendo se que a tens o entre fases de 13 8 kV e a corrente de linha m xima de 80 A Os instrumentos ficar o ligados a 25 m do TC atrav s de fio de se o nominal igual a 2 5 mm Os instrumentos s o Medidor de kWh com indicador de demanda m xima Medidor de kVARh Watt metro Var metro Amper metro Fas metro SOLU O a Classe de exatid o 0 6 ou 1 2 b Carga nominal do TC Quadro de perdas dos instrumentos em 5 A 60 Hz INSTRUMENTOS WATT VAR Medidor de kWh bobina de corrente 1 4 0 8 Medidor de kVARh bobina de corrente 1 4 0 8 Watt metro 0 7 2 0 Var metro 0 7 2 0 Amper metro 1 5 0 7 Fas metro 2 5 2 0 Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN SUBTOTAL 8 2 8 3 Perdas com 5 A nos 50 m de condutor 6 6 0 2 5 mm 5 3 Q km TOTAL 14 8 8 3 S 14 8 83 216971VA Escolhe se carga nominal 25 VA c A especifica
6. ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 3 3 2 COMPARTIMENTOS DE UMA SUBESTA O ABRIGADA a Cub culo de medi o prim ria Destina se instala o dos equipamentos auxiliares de medi o tais como TP s e TC s de uso exclusivo da concession ria sendo seu acesso devidamente lacrado de modo a n o permitir a entrada de pessoas estranhas concession ria b Cub culo de prote o prim ria Destina se instala o de chave seccionadora fus veis ou disjuntores respons veis pela prote o geral e seccionamento da instala o c Cub culo de transforma o Destina se instala o de chave seccionadora e transformador de for a Obs Os cub culos de medi o e prote o poder o estar isolados ou dentro da subesta o justific vel sua instala o isoladamente quando a pot ncia instalada ultrapassar 225 kVA e ocorrer um dos seguintes casos e O centro de carga esteja distante do ponto de entrega tornando invi vel a transmiss o de energia em baixa tens o e Existam cub culos de transforma o em locais diversos dentro dos limites da propriedade do consumidor 3 4 ENTRADA DE SERVI O Compreende o trecho de circuito entre o ponto de deriva o da rede de distribui o p blica e os terminais da medi o 3 4 1 COMPONENTES DA ENTRADA DE SERVI O a Ramal de liga o o trecho de circuito a reo compreendido entre o ponto de liga o e o ponto de entrega b Ponto de liga o Po
7. TENS O NOMINAL a INSTALA ES EL TRICAS DE BAIXA TENS O Regidas pela NBR 5410 b INSTALA ES EL TRICAS DE M DIA TENS O Regidas pela NBR 14039 Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 2 3 2 QUANTO A FINALIDADE a RESIDENCIAIS e Baixa tens o e Ilumina o como carga predominante b COMERCIAIS Subesta es Cabine de medi o Aterramento Ilumina o eficiente Centros de medi o Cargas especiais bombas compressores aparelhos de Raios X etc Grupos geradores Barramentos blindados Dutos de piso Sistema de ar condicionado Sistemas de detec o e alarme de inc ndio e roubo Sistemas telef nicos S P D A Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas Supervis o predial Sonoriza o CFTV Circuito Fechado de Televis o R dio TV Elevadores Escadas rolantes Portas autom ticas c INDUSTRIAIS Redes de alta tens o Redes de baixa tens o Subesta es Cabine de medi o Grupos geradores Aterramento Ilumina o eficiente Grande quantidade de motores CCM s Cargas especiais bombas compressores fornos etc M quinas ferramentas Sistema de ar condicionado Sistemas de detec o e alarme de inc ndio e roubo Sistemas telef nicos Sistema de aquecimento S P D A Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas Supervis o predial Ventila o mec nica Barramentos blindados Prof Augusto C sar Fialho
8. Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN e reas classificadas 2 4 SISTEMA EL TRICO INDUSTRIAL Os sistemas el tricos de uma ind stria prim rio e secund rio podem ter as seguintes configura es 2 4 1 SISTEMA RADIAL SIMPLES aquele em que a energia el trica tem um sentido nico da fonte para a carga CARACTER STICAS e Mais simples e Mais utilizado e Custo reduzido e Baixa confiabilidade 2 4 2 SISTEMA COM RECURSO REDE EM ANEL Nesse sistema o fluxo de energia pode variar de acordo com as condi es de carga do sistema I CARACTER STICAS e Mais complexo e Custo elevado e Maior confiabilidade Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN CAP TULO III 3 SUBESTA ES 3 1 INTRODU O Subesta es s o instala es que tem como finalidade transformar a energia el trica recebida sob certas caracter sticas e entreg la de forma conveniente aos consumidores Compreende equipamentos de manobra transforma o prote o convers o modifica o de tens o corrente e frequ ncia e de estrutura 3 2 CLASSIFICA O DAS SUBESTA ES 3 2 1 QUANTO A FUN O A DESEMPENHAR a Subesta o Central de Transmiss o Constru da ao lado das usinas produtoras de energia el trica Sua finalidade modificar os n veis de tens o dos geradores para transmitir a energia gerada aos grandes centros consumidores
9. em rela o vertical 9 3 MATERIAIS Os materiais mais empregados s o a cer mica o vidro e a fibra de vidro 9 4 TIPOS 9 4 1 Isolador de pino Utilizados em redes de distribui o e subtransmiss o at 72 kV 9 4 2 Isolador de suspens o de disco Usados em redes de distribui o e linhas de transmiss o 9 4 3 Isolador de apoio multicorpo Aplicado em m dia e extra alta tens es em zonas altamente polu das e em sistemas de corrente cont nua HVDC 9 4 4 Isolador pedestal Para suportar condutores e equipamentos em subesta es 9 4 5 Isolador suporte maci o Para suportar equipamentos el tricos barramentos de S E s chaves seccionadoras etc Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 21 9 4 6 Isoladores compostos S o constitu dos de fibra de vidro impregnada com resina sint tica Entre as vantagens ressalta se o peso reduzido e resist ncia ao impacto Dispon vel como isolador de apoio e de suspens o Pesam cerca de 20 do peso de uma cadeia equivalente em isoladores de vidro Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 22 CAP TULO X 10 TRANSFORMADOR DE POTENCIAL TP 10 1 INTRODU O Equipamento utilizado para reduzir a tens o do circuito a n veis compat veis com a m xima suport vel pelos aparelhos de medi o N1 N2 1 gt Y2 Os TP s s o constru d
10. f sicas El tricas Mec nicas T rmicas Opticas etc Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 30 OS REL S QUE ATUAM EM FUN O DAS GRANDEZAS EL TRICAS SAO CLASSIFICADOS COMO SEGUE a QUANTO AO PRINC PIO DE FUNCIONAMENTO Eletromagn tico Bobina m vel Indu o Eletrodin mico Polarizados Eletr nicos Fluidodin micos T rmicos b QUANTO A NATUREZA DA GRANDEZA EL TRICA QUAL S O SENS VEIS e Corrente e Tens o e Pot ncia e Reat ncia e Imped ncia e Frequ ncia etc Os rel s em fun o das grandezas acima se classificam como e Rel s de sobre e Rel s de sub e Rel s direcionais etc c QUANTO A FORMA DE LIGA O DO ELEMENTO SENSOR e Rel s prim rios e Rel s secund rios d QUANTO A FORMA DE ATUA O DO ELEMENTO DE CONTROLE e Rel s de a o direta e Rel s de a o indireta e QUANTO AO GRAU DE IMPORT NCIA e Rel s principais respondem diretamente em fun o das grandezas el tricas atuantes corrente tens o etc e Rel s suplementares servem para multiplicar o n mero de contatos criar retardos sinalizar a opera o dos equipamentos de prote o rel s auxiliares rel s de tempo rel s de sinaliza o etc f QUANTO AO TEMPO DE A O e Rel s sem retardo instant neos e Rel s com retardo temporizados dividindo se em Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIA
11. nas usinas geradoras que produzem energia el trica por transforma o a partir das fontes prim rias 1 2 2 TRANSMISS O Etapa de transporte da energia el trica gerada at os centros consumidores 1 2 3 DISTRIBUI O a etapa do sistema el trico j dentro dos centros de utiliza o cidades ind strias 1 2 4 UTILIZA O Etapa onde a energia el trica convertida em outra forma de energia 1 3 DIAGRAMA UNIFILAR DE UM SISTEMA EL TRICO 13 8 kV SE 230 kV Q E GRANDES COMPLEXOS INDUSTRIAIS 13 8 kV SE 69 kV SE CQ Es CONSUMIDORES ib PRIM RIOS gt GRANDES CONSUMIDORES SE INDUSTRIAIS 380 220 V Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 1 4 CLASSES DE TENS O CLASSIFICA O FAIXA DE TENS O TENS ES DE SERVI O PADRONIZADAS V EXTRA BAIXA TENS O AT S50V 120 CC 12 24 48 EBT BAIXA TENS O BT ACIMA DE 50 V AT 1 000 V 110 115 120 127 133 208 1 500 V em CC 220 230 240 254 280 380 400 440 460 480 500 525 600 660 M DIA TENS O MT ACIMA DE 1 000 V AT 72 500 V 3 000 3 150 3 800 4 160 6 000 6 300 6 600 7 200 7 620 10 000 10 500 11 500 12 470 13 200 13 800 14 400 15 750 18 000 19 920 23 000 24 940 34 500 35 000 38 500 69 000 ALTA TENSAO AT ACIMA DE 72 500 V ATE 88 000 110 000 115 000 242 000 V 121 000 138 000 154 000 161 000 220 000 230 000 242 00
12. vel a continuidade el trica de um circuito comand vel sob tens o mas sem corrente pois n o possui poder de interrup o utilizada em subesta es para isolar transformadores disjuntores etc Tamb m utilizada em redes a reas de distribui o urbana e rural com a finalidade de seccionar alimentadores Pode ser unipolar ou tripolar para uso interno ou externo operada manualmente ou por telecomando 6 2 TIPOS DE CHAVES SECCIONADORAS e Uso interno Simples Bucha passante Fus veis Interruptores Revers veis e Uso externo Abertura lateral singela ALS Dupla abertura lateral DAL Abertura vertical AV Pantogr ficas Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 16 CAP TULO VII 7 P RA RAIOS RESIST NCIA N O LINEAR 7 1 INTRODU O Equipamento destinado a prote o de sistemas el tricos contra sobretens es originadas por descargas atmosf ricas origem externa ou por manobras de chaves seccionadoras e disjuntores origem interna 7 2 TIPOS DE P RA RAIOS e Carboneto de sil cio SiC e xido de zinco ZnO 7 3 PARTES COMPONENTES DE UM P RA RAIOS a Corpo de porcelana Constitu do de porcelana vitrificada de alta resist ncia mec nica e diel trica b Resistores n o lineares Blocos cer micos feitos a partir do SiC ou do ZnO Possuem elevada capacidade de condu o da corrente de surto com baixas tens es residuais
13. 0 EXTRA ALTA TENS O ACIMA DE 242 000 V AT 330 000 345 000 350 000 EAT 800 000 V 420 000 500 000 600 000 1 750 000 ULTRA ALTA TENSAO ACIMA DE 800 000 V ATE 1 150 000 UAT 1 500 000 V OBS 1 Os valores sublinhados s o utilizados no Brasil 2 Os valores em negrito s o em corrente continua 1 5 N VEIS DE ISOLAMENTO NORMALIZADOS TENSAO M XIMA DO TENSAO SUPORTAVEL TENS O SUPORT VEL EQUIPAMENTO kV NOMINAL A FREQUENCIA NOMINAL DE IMPULSO INDUSTRIAL DURANTE 1 ATMOSFERICO kV Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN CAP TULO II 2 INSTALA ES EL TRICAS 2 1 DEFINI O S o o conjunto de componentes el tricos associados e com caracter sticas coordenadas entre si constitu do para uma finalidade determinada 2 2 CONCEITOS 2 2 1 DEMANDA o valor m dio da pot ncia ativa em um intervalo de tempo At especificado normalmente At 1 4 h 2 2 2 DEMANDA M DIA a demanda constante que a instala o deveria apresentar para no per odo considerado consumir uma energia igual a consumida com funcionamento normal Dm E T 2 2 3 CURVA DE CARGA a curva que d a demanda em fun o do tempo D kW INST D m x D t h 2 2 4 POT NCIA DE ALIMENTA O a demanda m xima de uma instala o ou de um setor de uma instala o 2 3 CLASSIFICA O DAS INSTALA ES EL TRICAS 2 3 1 QUANTO A
14. 25 CAP TULO XI 11 TRANSFORMADOR DE CORRENTE TC 11 1 INTRODU O Equipamento utilizado para reduzir a corrente que circula no seu prim rio a um valor no secund rio compat vel com os instrumentos de medi o Os TC s devem alimentar instrumentos de baixa imped ncia amper metros bobinas de corrente de Watt metros bobinas de corrente de medidores de energia el trica rel s de corrente etc 11 2 O SECUND RIO DO TC NUNCA DEVE FICAR ABERTO A corrente 1 fixada pela carga ligada ao circuito externo com o qual TC est em s rie l consequ ncia de l4 independentemente do instrumento que estiver no secund rio Se l2 O secund rio aberto n o haver efeito desmagnetizante dessa corrente e a corrente de excita o ly passar a ser a pr pria corrente 4 da originando um fluxo muito elevado no n cleo CONSEQU NCIAS e Aquecimento excessivo causando a destrui o do isolamento podendo provocar contato do circuito prim rio com o secund rio e a terra e F E M induzida E gt elevada com iminente perigo para o operador e fluxo elevado corresponder uma magnetiza o forte no n cleo que alterar suas caracter sticas de funcionamento e precis o Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 26 11 3 TIPOS DE TC s a TC tipo enrolado O prim rio constitu do de uma ou mais espiras envolvendo o n cleo b TC tipo barra
15. INDUSTRIAIS CEFET RN 12 POLIETILENO COMUM PET Apresenta excelentes qualidades isolantes limita o no que diz respeito s caracter sticas f sicas fica praticamente fluido a 110 C e na baixa resist ncia ioniza o CLORETO DE POLIVINILA PVC o isolante seco mais usado at 15 kV apesar de suas caracter sticas el tricas apenas regulares E o mais econ mico com excelente durabilidade apresentando tima resist ncia ioniza o b ISOLANTES TERMOFIXOS contr rio dos termopl sticos os compostos termofixos apresentam excelente estabilidade para uma ampla faixa de temperatura mantendo em alta percentagem suas caracter sticas mec nicas Esta propriedade permite aumentar a capacidade de condu o dos condutores sem reduzir sua margem de seguran a Os mais empregados s o o polietileno reticulado XLPE e a borracha etileno propileno EPR POLIETILENO RETICULADO XLPE Possui uma boa resist ncia compress o e deforma o para uma ampla faixa de temperatura Suas caracter sticas el tricas s o excelentes tem uma alta resist ncia ao oz nio e excelente estabilidade t rmica Sua principal desvantagem a extrema dureza o que o torna um material de dif cil manuseio usado at 15 kV com plena garantia de confiabilidade BORRACHA ETILENO PROPILENO EPR o isolante de desenvolvimento mais recente sendo tamb m o de melhor qualidade Apresenta alta temperatura admiss vel resist ncia io
16. IS CEFET RN 31 e rel s temporizados com retardo dependente e rel s temporizados com retardo independente 9 QUANTO AO TIPO DOS CONTATOS e Rel s com contatos normalmente abertos N A e Rel s com contatos normalmente fechados N F 12 4 REL S MAIS UTILIZADOS EM SISTEMAS EL TRICOS A seguir est o listados os rel s mais utilizados em sistemas el tricos juntamente com as suas nomenclaturas definidas pela ASA American Standard Association Rel de sobrecorrente instant neo 50 temporizado 51 Rel diferencial 87 Rel direcional de sobrecorrente 67 Rel de dist ncia 21 Rel de sobretens o 59 Rel de subtens o 27 Rel de sequ ncia de fase para tens o 47 Rel de r plica t rmica para m quinas temperatura dos enrolamentos 49 Rel de press o de l quido ou de g s 63 Rel de religamento CA 79 Rel de bloqueio 86 Aparelho t rmico detector de temperatura do leo 26 12 5 REL S DE SOBRECORRENTE 50 51 Os rel s de sobrecorrente s o projetados para responder a um aumento de corrente no circuito protegido S o os rel s mais utilizados j que os curto circuitos s o as principais faltas em circuitos el tricos Os rel s de sobrecorrente podem ser empregados para acionamento direto ou indireto do disjuntor 12 5 1 REL S DE SOBRECORRENTE DE A O DIRETA Existem dois tipos mais empregados os rel s fluidodin micos e os rel s eletromag
17. O prim rio formado por uma barra montada permanentemente atrav s do n cleo do transformador c TC tipo janela TC sem prim rio pr prio constru do com uma abertura atrav s do n cleo por onde passa o condutor do circuito prim rio d TC tipo bucha Varia o do tipo janela projetado para ser instalado sobre uma bucha de um equipamento el trico fazendo parte integrante deste e TC de n cleo dividido Varia o do tipo janela em que o n cleo pode ser separado para permitir envolver o condutor que funciona como enrolamento prim rio Ex amper metro tipo alicate P2 1 52 TEM S4 P2 P4 32 S4 Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 27 11 4 CARACTER STICAS DE UM TC a Corrente secund ria nominal Normalmente de 5 A b Corrente prim ria nominal Valor nominal de l4 suport vel pelo TC c Classe de exatid o Valor percentual m ximo do erro que poder ser introduzido pelo TC na indica o de um instrumento Pode ter os valores 0 3 0 6 e 1 2 d Carga nominal Carga na qual se baseiam os requisitos de exatid o do TC e Fator t rmico Fator pelo qual se deve multiplicar a corrente prim ria nominal para se obter a corrente prim ria m xima que um TC capaz de conduzir em regime permanente sob frequ ncia nominal sem exceder os limites de eleva o de temperatura especificados e sem sair de sua classe de exatid o Valores 1 0 1 2 1
18. SUM RIO Cap tulo SISTEMAS EL TRICOS 3 Cap tulo 1 INSTALA ES EL TRICAS tette tntntnnntntnnnnns 5 Capitulo lll SUBESTAGQOES acia a eu n au ina raa aa aan 8 Cap tulo IV CABOS DE POT NCIA PARA M DIA E ALTA TENS ES 10 Cap tulo V MUFLA TERMINAL PRIM RIA OU TERMINA O 14 Cap tulo CHAVE SECCIONADORA PRIM RIA 15 Cap tulo VII P RA RAIOS RESIST NCIA N O LINEAR 16 Cap tulo VIII DISJUNTORES DE ALTA TENS O centes 18 Cap tulo IX ISOLADORES RE RE di id 20 Cap tulo X TRANSFORMADOR DE POTENCIAL TP 22 Cap tulo TRANSFORMADOR DE CORRENTE TC 25 Cap tulo Xil RELES assess S S 29 Cap tulo XIII NORMAS T CNICAS cerent tnnt tnnt nsns nnns 35 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS seen nnn tnnt sn satt 37 Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN CAP TULO I 1 SISTEMAS EL TRICOS 1 1 DEFINI O o conjunto de equipamentos e materiais necess rios para transportar energia el trica desde a fonte at os pontos de utiliza o 1 2 ETAPAS DE UM SISTEMA EL TRICO 1 2 1 GERA O Etapa desenvolvida
19. as caracter sticas de isolamento do cabo e portanto a sua capaciddae de funcionamento em uma rede de determinadas caracter sticas tens o frequ ncia etc c Pelo tipo de blindagem e d Pelo tipo de protec o 4 3 TIPOS DE CONDUTORES O cobre e o alum nio s o os dois metais mais usados na fabrica o dos condutores el tricos Ao longo dos anos o cobre tem sido o mais utilizado sobretudo em condutores isolados devido principalmente s suas propriedades el tricas e mec nicas O cobre para condutores el tricos o cobre eletrol tico com 99 9996 de pureza sendo o cobre recozido o mais utilizado Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 11 4 4 ISOLA O A isola o tem como finalidade isolar o condutor eletricamente de outros condutores e a terra Os materiais usados para isola o dos cabos de pot ncia podem ser do tipo e Estratificados Papel impregnado e S lidos Termopl sticos Termofixos 4 4 1 MATERIAIS ESTRATIFICADOS O cabo isolado com papel impregnado foi uma das primeiras solu es adotadas para o transporte de energia com condutores enterrados O papel impregnado utilizado nas seguintes configura es e Cabo com massa n o escoante e Cabo com leo fluido OF sob press o e Cabo press o de g s O papel impregnado com massa n o escoante tradicionalmente utilizado em cabos de pot ncia para baixa e m dia tens es Trata se d
20. de subesta o etc A prote o diferencial tem seu emprego justificado econ micamente na prote o de transformadores com pot ncia superior a 10 MVA em tens o igual ou superior a 69 kV 69 kV REL DIFERENCIAL 12 7 REL DE G S OU REL BUCHHOLZ 63 Sua principal fun o a prote o de transformadores quando ocorre um defeito entre espiras entre partes vivas entre partes vivas e a terra queima do n cleo vazamento de leo no tanque ou no sistema de resfriamento Somente aplicado em transformadores de pot ncia equipados com conservadores de leo 12 8 REL AUXILIAR DE BLOQUEIO 86 O rel de bloqueio utilizado para disparar e bloquear imediatamente um ou mais disjuntores de uma instala o O rel de bloqueio recebe um impulso de outro rel para em seguida atuar na abertura do disjuntor Em geral numa subesta o os rel s que emitem impulso para o rel de bloqueio s o os seguintes Rel de sobrecorrente de fase e de neutro 50 51 50 51 N Rel diferencial do transformador 87 Rel Buchholz 63 Rel de sobretemperatura do leo do transformador 26 Rel de sobretemperatura do enrolamento do transformador 49 Rel de sobrecorrente de terra 50 51 G A seguir apresentamos um diagrama unifilar no qual est o representados os rel s acima descritos Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALAC ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN Prof Augusto C sar Fial
21. e material utilizado h muitas d cadas comprovando uma vida til excepcionalmente longa A cont nua evolu o tecnol gica do papel impregnado tem melhorado ainda mais as suas caracter sticas produzindo novas gera es de cabos de excelente qualidade e alta confiabilidade O papel impregnado com leo fluido sob press o o nico isolante atualmente dispon vel para ser usado com plena confiabilidade em tens es at 500 kV Nos cabos press o de g s nitrog nio ou SFs os vazios existentes nas camadas de papel s o preenchidos com g s aumentando bastante seu limite de ioniza o 4 4 2 MATERIAIS S LIDOS o tipo de isola o mais utilizada atualmente tanto em cabos de baixa como nos de m dia e alta tens es Possuem diversas caracter sticas comuns por m cada tipo possui propriedades espec ficas cujo conhecimento determinante na escolha do material Como caracter sticas comuns pode se citar e Homogeneidade da isola o e boa resist ncia ao envelhecimento em servi o Aus ncia de escoamento Reduzida sensibilidade umidade Insensibilidade s vibra es Bom comportamento ao fogo Os isolantes s lidos dividem se em dois grandes grupos e Termopl sticos e Termofixos a ISOLANTES TERMOPL STICOS Sofrem amolecimento com o aumento de temperatura Os mais empregados s o o polietileno comum PET e o cloreto de polivinila PVC Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS
22. gusto C sar Fialho Wanderley nas disciplinas Instala es El tricas Industriais e Sistemas El tricos de Pot ncia do CEFET RN e Manuais e cat logos de materiais e equipamentos el tricos de diversos fabricantes Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN
23. ho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 34 CAP TULO XIII 35 13 NORMAS T CNICAS 13 1 INTRODU O Apresentamos a seguir algumas normas da ABNT Associa o Brasileira de Normas T cnicas relacionadas s instala es el tricas e NBR 14039 1998 Instala es El tricas de Alta Tens o de 1 a 36 2 kV e NBR IEC 50 826 Vocabul rio Eletrot cnico Internacional Cap tulo 826 Instala e 5282 1977 e NBR 5410 1997 e NBR 5419 2001 e 5456 e NBR 5459 1987 e NBR 5460 1992 e NBR 5469 1986 e NBR 5471 1986 e NBR 6509 1986 es El tricas em Edifica es Capacitores de pot ncia Especifica o Instala es El tricas de Baixa Tens o Procedimento Prote o de Estruturas contra Descargas Atmosf ricas Procedi mento Eletricidade Geral Terminologia Manobra e Prote o de Circuitos Terminologia Sistemas El tricos de Pot ncia Terminologia Capacitores Terminologia Condutores El tricos Terminologia Instrumentos El tricos e Eletr nicos de Medi o Terminologia 13 2 ENTIDADE INTERNACIONAL DA REA DE ELETRICIDADE e EC International Electrotechnical Commission 13 3 PRINCIPAIS ENTIDADES ESTRANGEIRAS DA REA DE ELETRICIDADE e IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers e NFPA National Fire Protection Association e NEC National Electrical Code e ANSI American National Standard Instit
24. mada met lica traz as seguintes vantagens e Sob condi o de curto circuito um caminho de baixa imped ncia para retorno da corrente e Desde que convenientemente aterrada proporciona maior seguran a eliminando os riscos de choques el tricos em caso de contato direto ou com a cobertura do cabo 4 6 PROTE O Sua fun o b sica proteger o n cleo do cabo tanto do ponto de vista mec nico bem como sob o aspecto da resist ncia aos agentes ambientais qu micos intemperismo etc Pode ser n o met lica cobertura e met lica arma o O PVC o tipo de cobertura mais utilizado Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 14 CAPITULO V 5 MUFLA TERMINAL PRIM RIA OU TERMINA O 5 1 INTRODU O Dispositivo destinado a restabelecer as condi es de isola o da extremidade de um condutor isolado quando este conectado a um conector n Tem a finalidade de reduzir o gradiente de potencial que surge em torno da rea seccionada do cabo As figuras abaixo apresentam cabos el tricos com e sem mufla e os aspectos dos seus campos el tricos CONCENTRA O BLINDAGEM SEM CONE DE DEFLEX O CONDUTOR BLINDAGEM COM CONE DE DEFLEX O CONDUTOR Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 15 CAP TULO VI 6 CHAVE SECCIONADORA PRIM RIA 6 1 INTRODU O Aparelho de comando capaz de interromper de modo vis
25. n ticos existindo tamb m os est ticos eletr nicos a REL S FLUIDODIN MICOS Utilizam um l quido normalmente o leo de vaselina como elemento temporizador S o constru dos para liga o direta com a rede e montados nos p los de alimenta o do disjuntor de prote o S o os rel s mais utilizados em pequenas e at m dias instala es industriais S o empregados em geral na prote o de subesta es de at 1 000 kVA b REL S ELETROMAGN TICOS S o constitu dos basicamente de uma bobina envolvendo o n cleo magn tico Sua bobina ligada diretamente ao circuito prim rio em s rie com este Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 32 c REL S EST TICOS ELETR NICOS S o dispositivos fabricados com componentes est ticos Dispensam alimenta o auxiliar podendo ser aplicados em subesta es industriais e comerciais de pequeno e m dio portes em tens o inferior a 38 kV 12 5 2 REL S DE SOBRECORRENTE DE A O INDIRETA S o fabricados em unidades monof sicas e alimentados por transformadores de corrente ligados ao circuito a ser protegido S o utilizados na prote o de subesta es industriais de m dio e grande portes na protec o de motores e geradores de pot ncia elevada banco de capacitores e principalmente na prote o de subesta es das concession rias de energia el trica Quanto constru o podem ser classificados em de ind
26. niza o muito maior que a do XLPE e excelente flexibilidade E utilizado em tens es at 69 kV A tabela abaixo apresenta as caracter sticas dos isolantes aqui apresentados M XIMA M X TEMP M X TEMP M X TEMP ISOLA O CLASSE DE EM REGIME DE DE TENS O CONT NUO SOBRECARGA CURTO CIRCUITO kV PAPEL IMPREG 49 80 100 200 POLIETILENO 35 75 90 150 PVC 15 70 100 160 XLPE 35 90 130 250 EPR 69 90 130 250 4 5 BLINDAGEM A blindagem de um cabo de pot ncia consiste na aplica o de camadas condutoras ou semicondutoras ao condutor e a isola o com finalidades essencialmente eletrost ticas 4 5 1 BLINDAGEM DO CONDUTOR INTERNA Consiste numa camada semicondutora interposta entre o condutor e a isola o devendo estar em contato ntimo com a superf cie interna da isola o Sua finalidade uniformizar a distribui o do campo el trico Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 13 4 5 2 BLINDAGEM DA ISOLA O EXTERNA Consiste numa camada de material semicondutor e geralmente tamb m de uma camada de material condutor aplicadas sobre a superf cie da isola o Sua principal finalidade confinar o campo el trico dentro do cabo isolado A blindagem semicondutora proporciona uma distribui o uniforme e radial do campo el trico na isola o al m de evitar espa os ioniz veis A ca
27. nto de deriva o da rede p blica c Ponto de entrega Ponto at o qual a concession ria se obriga a fornecer energia el trica participando dos investimentos necess rios e responsabilizando se pela execu o dos servi os opera o e manuten o d Ramal de entrada o conjunto de condutores com os respectivos materiais necess rios sua fixa o e a interliga o do ponto de entrega aos terminais da medi o Pode ser e A reo Constitu do de condutores n s suspensos em estruturas e Subterr neo Constitu do de condutores isolados instalados dentro de um conduto ou diretamente enterrados no solo Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 10 CAP TULO IV 4 CABOS DE POT NCIA PARA M DIA E ALTA TENS ES 4 1 INTRODU O Cabo el trico Conjunto isolado ou n o de fios met licos encordoados dispostos helicoidalmente n o isolados entre si Os cabos s o mais flex veis do que os fios 4 2 CABOS ISOLADOS A figura abaixo apresenta a estrutura de um cabo isolado 99 d CONDUTOR BLINDAGEM INTERNA ISOLAC O BLINDAGEM EXTERNA PROTEC O Os cabos podem diferir do ponto de vista construtivo a Pelas caracter sticas dos condutores material n mero de fios elementares forma sec o etc que condicionam em grande parte a capacidade de condu o b Pela qualidade e espessura do isolante que com o tipo de isolante definem
28. os para serem ligados entre fases ou entre fase e neutro de um sistema Devem suportar uma sobretens o de at 10 em regime permanente sem que nenhum dano lhes ocorra S o pr prios para alimentarem instrumentos de alta imped ncia volt metro bobinas de potencial de medidores de energia etc 10 2 CARACTER STICAS DE UM TP 10 2 1 Tens o prim ria nominal Depende da tens o do sistema ao qual est ligado 10 2 2 Tens o secund ria nominal Padronizada por norma em 115 V 10 2 3 Classe de exatid o Valor m ximo do erro percentual que o TP introduz na indica o do medidor em condic es especificadas Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALAC ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 23 CLASSE DE EXATID O APLICA O Melhor do que 0 3 TP padr o Medi es em laborat rio Medi es especiais Medi o de energia el trica para faturamento a consumidor 0 6 ou 1 2 e Medi o de energia el trica sem finalidade de faturamento e Alimenta o de rel s e Alimenta o de instrumentos de controle Volt metro Watt metro Var metro Fas metro Frequenc metro etc 0 3 10 2 4 Carga nominal a carga admitida no secund rio do TP sem que o erro percentual ultrapasse os valores estipulados para sua classe de exatid o P12 5 P25 P75 P200 P400 10 2 5 Pot ncia t rmica Maior pot ncia aparente que o TP pode fornecer em regime cont nuo sem
29. que sejam excedidos os limites de temperatura especificados 10 2 6 N vel de isolamento Tens o m xima suport vel pela isola o dentro dos limites especificados 10 3 EXEMPLO TP PARA MEDI O Especificar um TP para medi o de energia el trica para faturamento a um consumidor energizado em 69 kV no qual ser o utilizados os seguintes instrumentos e Medidor de kWh com indicador de demanda m xima e Medidor de KVARh sem indicador de demanda m xima SOLU O a Classe de exatid o 0 3 b Pot ncia do TP Quadro de perdas dos instrumentos em 115 V 60 Hz INSTRUMENTOS WATT VAR Medidor de kWh bobina de potencial 1 2 7 8 Motor do conjunto de demanda m xima 2 8 7 5 Medidor de kVARh bobina de potencial 2 0 7 5 TOTAL 6 0 19 3 Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 24 S 4 6 0 19 3 20 21VA Escolhe se carga nominal 25 c Logo a especifica o ser TP com tens o prim ria nominal 69 kV rela o nominal 600 1 60 Hz carga nominal ABNT P25 classe de exatid o ABNT 0 3 P25 pot ncia t rmica 1 000 VA uso exterior ou interior n vel de isolamento tens o m xima de opera o 72 5 kV tens o suport vel nominal frequ ncia industrial 140 kV e tens o suport vel nominal de impulso atmosf rico 350 kV Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN
30. ras intensa como nos circuitos de transformadores de fornos a arco 8 2 4 Disjuntores a SFs Usados em extra alta tens o 8 2 5 Disjuntores a ar comprimido Utilizados em S E s com tens es iguais ou superiores a 230 kV Necessitam de uma central de ar comprimido 8 3 SISTEMAS DE ACIONAMENTO 8 3 1 Sistema de mola Mais comum maior simplicidade de opera o e custo reduzido empregado basicamente em todos os disjuntores de m dia tens o e na maioria at 230 kV Seu acionamento pode ser manual ou motorizado 8 3 2 Sistema de solen ide Tem utiliza o limitada Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 19 8 3 3 Sistema de ar comprimido mais empregado nos disjuntores que utilizam o ar comprimido como meio de extin o do arco 8 3 4 Sistema hidr ulico Constitu do por bomba leo nitrog nio e v lvulas Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 20 CAP TULO IX 9 ISOLADORES 9 1 INTRODU O S o elementos s lidos cuja fun o isolar os condutores em rela o a estrutura suporte ou de outro condutor al m de poderem suportar os esfor os produzidos pelos condutores 9 2 CLASSIFICA O 9 2 1 Isoladores de apoio S o aqueles nos quais se ap iam os condutores 9 2 2 Isoladores de suspens o S o aqueles que quando fixados estrutura permitem o livre deslocamento
31. u o est ticos e microprocessados a REL S DE SOBRECORRENTE DE INDU O Seu princ pio de funcionamento baseado na constru o de dois magnetos um superior e outro inferior entre os quais est fixado um disco de indu o Operam com elevada precis o s o extremamente sens veis n o necessitam de manuten o frequente e sua manuten o pode ser realizada sem a necessidade de desligar o disjuntor do circuito a proteger Uma das caracter sticas mais importantes dos rel s de indu o s o as curvas de temporiza o S o v rias as curvas e os tempos estabelecidos para cada unidade de rel conforme a figura abaixo TEMPO TEMPO DEFINIDO INVERSA LONGA INVERSA CURTA MUITO INVERSA EXTREMAMENTE INVERSA CORRENTE b REL S DE SOBRECORRENTE EST TICOS ELETR NICOS Como caracter sticas principais desses rel s podemos citar facilidade de instala o praticamente nenhuma manuten o e possibilidade de testes mesmo em funcionamento c REL S DE SOBRECORRENTE MICROPROCESSADOS S o rel s de ltima gera o no qual todas as suas fun es s o microprocessadas Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 33 12 6 REL DIFERENCIAL DE CORRENTE 87 S o utilizados quando se deseja proteger um transformador contra curto circuito entre espiras ou defeito entre a parte ativa e a terra S o usados tamb m na prote o de autotransformadores barramentos
32. ute e ASTM American Society for Testing Materials e BS British Standards Institution Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 36 e CSA Canadian Standards Association e DIN Deutsches Institut f r Normung IEE Institution of Electrical Engineers e ISO International Standard Organization e NEMA National Electrical Manufactures Association e VDE Verband Deustcher Elektrotechniker Prof Augusto C sar Fialho Wanderley INSTALA ES EL TRICAS INDUSTRIAIS CEFET RN 37 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS e BOSSI Ant nio amp SESTO Ezio Instala es El tricas Hemus Editora e CAMINHA A C Introdu o Prote o dos Sistemas El tricos Edgar Blucher e FYODOROV A Industrial Power Supply Higher School Publishing e GIGUER S rgio Prote o de Sistemas de Distribui o Sagra e KNOWLTON Archer E et alli Standard Handbook for Electrical Engineers McGraw Hill Kogakusha e MAMEDE FILHO Jo o Instala es El tricas Industriais LTC e MAMEDE FILHO Jo o Manual de Equipamentos El tricos 2 v LTC e MEDEIROS FILHO Solon de Medi o de Energia El trica Guanabara e SEIP Gunter Instala es El tricas Nobel Siemens e TITARENKO M amp NOSKOV DUKELSKY l Protective Relaying in Electric Power Systems Foreign Languages Publishing House e Normas da Associa o Brasileira de Normas T cnicas ABNT e Apostilas do Prof Au
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