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Desenvolvimento de uma Ferramenta de Apoio ao Projecto de

1. 57 Tabela 4 6 Op es do grupo Grupos de Produ o MT 60 Tabela 4 7 Op es do grupo Transformadores PT s 60 Tabela 4 8 Op es do grupo Geradores na BT 60 Tabela 4 9 Op es do grupo Motores 61 Tabela 5 1 Dados do problema do Exemplo Teste 1 78 Tabela 5 2 Dados do problema do Exemplo Teste 2 83 Tabela 5 3 Dados do problema do Exemplo Teste 3 88 xvii xviii Abreviaturas e Simbolos Lista de abreviaturas AC Corrente Alternada BT Baixa Tens o F Local onde ocorreu o curto circuito FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto MT M dia Tens o PT Posto de Transformac o QGE Quadro Geral de Entrada RTIEBT Regras T cnicas das Instalac es El ctricas de Baixa Tens o UPS Unidade de Pot ncia Ininterrupt vel UTE Union Technique de l Electricit Lista de ndices 0 Componente de sequ ncia zero Componente de sequ ncia positiva qm 2 Componente de sequ ncia negativa Valor subtransit rio inicial E Terra f Fict cio G Gerador HV Alta M dia tens o lado de Alta M dia tens o d
2. 78 5 1 2 05 40 id ic 78 5 1 3 Resultados Obtidos com o 80 5 2 Exemplo Teste Zorita DE breach MGA c roO Rede p Oc EE ede pre epe 82 5 2 1 Esquema Unifilar da Instala o El ctrica 82 5 2 2 Dados do Problema coincida 83 5 2 3 Resultados Obtidos com o 85 5 3 Exemplo Teste Fui ias 87 5 3 1 Esquema Unifilar da Instala o El ctrica 87 5 3 2 Dados do 88 5 3 3 Resultados Obtidos com o 89 5 4 Exemplo TIPO 2 2 1 ce drei terr RR TERR Ceo Rr eei Guha CET RESTER Cre 90 5 4 1 Especifica o do Problema 90 5 4 2 Aplica o do eene hehe hehehe 91 Capitulo A 93 CONCIUSOES id 93 RETEr NCIAS PU ANEXO MEE ERR ME 97 ANEXO EE 101 ANEXO RO 111 P alode 125 xi xii Lista de figuras Figura 2 1 Dimensionament
3. 47 Figura 4 1 Formul rio inicial do 54 Figura 4 2 Formul rio para definir os dados do projecto 54 Figura 4 3 Formul rio principal do calcicc 55 Figura 4 4 Parte superior do formul rio principal do calcicc 55 Figura 4 5 Grupo Fontes de Alimenta o 57 Figura 4 6 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT 57 Figura 4 7 Sistema de energia alimentado por uma Rede de 58 xiv Figura 4 8 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT em paralelo com um Grupo de Produ o a produzir na MT ooocccccccnnncccnccnnnccncccnonocancnccccnncnnancccnoss 58 Figura 4 9 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT socorrida por um Grupo de Socorro a produzir MT o EP e epe 44459433 doando PERROS Se ERE 58 Figura 4 10 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT em paralelo com um Gerador a prod zir na BT siio hene toy aX E eges eu Era E Tas 59 Figura 4 11 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT socorrida por um Grupo de Socorro a produzir na cece eee 59
4. Pot ncia Aparente Estipulada SrG kVA Ajuda Tens o Estipulada UrG Regulac o Tens o pG pG Factor de Pot ncia Estipulado cosqrG React ncia Subtransit ria Longitudinal Saturada xd p u React ncia Subtransit ria Transversal Saturada xq p u React ncia Inversa Saturada x 2 p u React ncia Homopolar x 0 p u Tipo de Ligac o Yn Impedancia do Neutro a Zn 0 Grupo de Produ o a que Pertence Grupo de Produ o 1 a Dados de preenchimento obrigat rio Figura 4 24 Caracter sticas do geradores a produzir na MT Para o geradores a produzir na MT o utilizador tamb m pode optar por preencher todos os dados manualmente ou realizar uma pesquisa numa base de dados e escolher o equipamento pretendido ver Figura 4 24 As opc es de guardar e alterar tamb m est o dispon veis no formul rio da Figura 4 24 Analogamente aos transformadores de BT MT o utilizador tem de referir a que grupo de produc o que pertence o respectivo gerador Mais uma vez se o n mero de grupos de produc o for igual ao n mero de geradores a produzir na MT o programa assume que o gerador n pertence a grupo de produc o n tal como na Figura 4 24 Caso o utilizador n o tenha informac o sobre a pot ncia aparente estipulada do gerador dever preencher esse campo com um valor qualquer superior a zero de seguida deve facultar os valores da tens o es
5. lposrmax 180 15 C 4 3 Curto Circuito Fase Fase Inicial 1 5 Rede Grupos de Produc o na MT Transformadores MT BT Cmax Un T HH 65 00 kA HT ZQST 1 max ZQST 2 max ka Cmin x Un I oo 57 07 kA l2astmin 7 ZQST 1 min ZQST 2 min ka Rede Transformadores MT BT Cmax Un T RR 64 79 kA 207 70 1 20 1 ka Hn Cmin U I EA EA i2anmin zQT D min ZQT 1 min ka Grupos de Produ o na MT Transformadores MT BT Cmax Un T _ _ 14 41 kA k2STmax IZST 1 ZST 2 Cmin X U lbs gt 13 04 kA ZST 1 ZST 2 Exemplo Teste 2 C 96 C 97 C 98 C 99 C 100 C 101 C 102 C 103 C 104 C 105 C 106 C 107 C 108 C 109 Curto Circuitos Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo Tomax 1 205 65 00 Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo 155 li20sTmin 57 07 kA C 4 4 Curto Circuito Fase Fase M ximo Pico 1 2max Rede Grupos de na MT Transformadores Ipzostmax X 2 155 97 kA Rede Transformadores MT BT IpzQrmax Kor v2 x 155 52 Grupos de MT Transformadores 1 28 X V2 1 2 33 89 kA Ipn2max lp2QsTmax 155 97 kA C 4 5 Curto Ci
6. from equation 12a 12b of IEC 60909 0 9 from equation 12a or 12b of IEC 60909 0 Zw without correction factor Ktac from equation 13 of IEC 60909 0 2 E Correction factors as indicated under 3 Zn and Xs without correction factor Earthing switch Figura 3 17 Esquemas unifilares equivalentes de transformadores para o sistema de sequ ncia positiva e zero 21 34 Curto Circuitos T TIN TONG ue CASE SYMBOLS CONNECTION DIAGRAMS ZERO SEQUENCE EQUIVALENT CIRCUITS zu A diia Y AA zs il SE 2 P3FQ 28 3 r o ________ ___ 2c roy Y Reference bus m TRE Te E 1 P3FQ 2 Q Qr 22 pa jt 4 roy Y e Reference bus Zo Q 3 C rc oe 3 OTE aas ti 4 A c Reference bus E tie E 214 T e Em A 2 2 ms pi Q l PREO Ao NA a pue Re or es alg ay 3 e Zy o e Y A 3 Reference bus ME 53 A Pd Q ZE co i Wo N SJ AS D e L 23 e 2 EE i Nie Reference t aS Fe m TOR eterence J PR i 3 opu SAS c r perm Figura 3 18 Esquemas unifilares equivalentes de transformadores para o sistema de sequ ncia zero 22 3 5 5 3 Cabos Condutores A imped ncia de curto circuito para o sistem
7. B ZQST 1 max 079 Erin X Un 0 95 x 0 4 x 103 DE E ea E TO PROA 5 x ZQST 1 min x ZQST 1 min a Rede Transformadores MT BT Cmax X Un 1 05 x 0 4 x 103 I Ux uode c S oe Se kQTmax V3 x IzoT 1 max 1 xU 0 95 0 4 103 43 Z T 1 min v3 x ZQT 1 min Grupos de na MT Transformadores MT BT Cmax Un 1 05 x 0 4 x 10 V3 25700 x ZST I kSTmax 17 97 kA Cm XU 0 95 x 0 4 x 10 V3 25 1 y3x zsra Lestmin Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo Ij max Tonus IkoSTmax 75 08 Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo I min Temin Ikostmin 65 93 kA C 4 2 Curto Circuito Trifasico Sim trico M ximo Pico Lomax Rede Grupos de na MT Transformadores MT BT RQST 1 max a 0 12 XQST 1 max Kosr 1 02 0 98 3 8 1 70 C 86 C 87 C 88 C 89 C 90 C 91 C 92 C 93 C 94 C 95 119 120 lposrmax Kosr X V2 X Iyosrmax 180 15 Rede Transformadores MT BT RQT 1 max _ 1 0 12 Kor 1 02 0 98e X R 0 1 70 Kor X V2 X Kormax 179 58 Grupos de Produ o na MT Transformadores MT BT RST 1 _ 5 1 0 14 Ksr 1 02 0 98e73 1 66 1 8 Ksr v2 x Testmax 42 25
8. 20 Figura 3 7 Corrente de curto circuito total isc e e contribuic o das suas componentes 16 cs 22 Figura 3 8 Esquema unifilar do sistema 15 cesses nnn enhn 25 Figura 3 9 Modelo equivalente do sistema para o sistema de sequ ncia positiva 15 25 Figura 3 10 Imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia positiva Z 1 15 26 Figura 3 11 Imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia negativa Z 2 15 26 Figura 3 12 Imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia zero Z 0 15 26 Figura 3 13 Esquema unifilar da rede de 15 30 xiii Figura 3 14 Modelo equivalente da rede de alimenta o 15 30 Figura 3 15 Esquema unifilar da rede de alimentac o em s rie com um transformador 15 etd dae 31 Figura 3 16 Modelo equivalente da rede de alimentac o em s rie com um Lig RETE UII 31 Figura 3 17 Esquemas unifilares equivalentes de transformadores para o sistema de sequ ncia positiva e zero 21 33 Figura 3 18 Esquemas unifilares equivalentes de transformadores para o sistema de sequencia zero 22 ike aa ead Yon eR gatus ee QVE Y NR UR e 34 Figura 3 19 Curto circuito alimentado directamente por um gerador 15 35 F
9. Ung a tens o nominal do sistema no ponto 0 U a tens o estipulada do gerador Pr o ngulo de fase entre I U c N3 x4 a react ncia subtransit ria do gerador em p u x X7 Z onde Z 1 2 8 t a raz o de transforma o do transformador t U ryy Urriy3 1 deve ser aplicado se o transformador tem tomadas de regulac o de tens o em vazio e se uma dessas tomas utilizada permanentemente caso contrario deve se escolher 1 py 1 Se se pretender o obter a corrente de curto circuito parcial mais elevada do grupo de produc o referida ao lado do transformador de tens o mais elevada deve se escolher 1 pr No caso de curto circuito assim tricos o factor de correc o Kso deve ser aplicado as imped ncias do grupo de produc o para o sistema de sequ ncia positiva e negativa Tamb m M todo de c lculo 39 deve se aplicado imped ncia do grupo de produc o para o sistema de sequ ncia zero excepto se presente imped ncia de ligac o do neutro do transformador terra Os factores de correc o ou Ksy devem ser aplicados especialmente quando a react ncia subtransit ria x dos geradores assume valores elevados e se a raz o de transformac o do transformador com ou sem tomadas de regulac o de tens o em carga diferente da raz o entre as tens es nominais de opera o do sistema referidas a ambos os lados do transformador 18 3 5 5 7 Motores Ass ncronos
10. Ure 1 x4 X Sin prg 400 1 0 15 x sin cos 0 8 RGK 1 RG 1 0 003468 0 XGK 1 XG 1 x Kg 0 02312 0 n XG 2 X 0 19 0 0304 0 MED 1000 103 0 RG 2 0 15 x XG 2 0 00456 RGK 2 RG 2 x 0 004393 B 25 B 26 B 27 B 28 B 29 B 30 B 31 B 32 B 33 B 34 B 35 B 36 B 37 B 38 B 39 B 40 105 106 Exemplo Teste 1 XGK 2 XG 2 0 02928 01 B 41 U a rG RG 0 0 15 XG 0 0 00048 9 B 43 RGK 0 RG 0 x 0 0004624 0 B 44 XGK 0 XG 0 x K 0 003083 01 B 45 RGK Deq RGK 1 3 0 001156 9 B 46 XGK 1 eq XGK 1 3 0 007706 0 B 47 ZGK 1 eq 0 001156 j0 007706 0 B 48 RGK 2 eq RGK 2 3 0 001464 9 B 49 XGK 2 eq XGK 2 3 0 009761 01 50 ZGK 2 eq 0 001464 j0 009761 0 B 51 RGK 0 eq RGK 0 3 0 0001541 0 B 52 XGK 0 eq XGK 0 3 0 001028 2 B 53 ZGK O eq 0 0001541 0 001028 0 B 54 B 4 Curto Circuitos B 4 1 Curto Circuito Trif sico Inicial Sim trico I Rede Transformadores MT BT p Cmax X Un _ 105x0 4x10 74 81 kA kormax 7 1 3 20 1 B 55 Cmin X U 0 95 x 0 4 x 109 Ikormin gt 65 56 kA B 56 V3 ZQT 1 min x ZQT 1 min Curto Circuitos Geradores a Produzir na BT _ Cmax X Un 1 05 x 0 4 x 103 3142
11. 1 20 l k2QCmin lt Sim ZQC 1 min 2 1 2 Rede de BLA E a Q Q A E ZQC 0 min l k1QCmax 1 k1QCmin IpQCmax Ip2QCmax IpE2EQCmax Dados ZGC 1 max ZGC l min BT ZGCQ min ZGC 0 max ZGC 0 min en Se existir Dados d Motores sim ZMC 1 max gt C lculo l kGCmax I kGCmin l k2GCmax l k2GCmin Sim ZGC 2 max gt 2 l kE2EGCmin l k1GCmax l k1GCmin IpGCmax Ip2GCmax IpE2EGCmax Ip1GCmax C lculo l kMCmin l k2MCmax l k2MCmin bh IpMCmax Ip2MCmax Resultados Finais N o kmax l kmin l kQmax 1 kQmin l kGSmax I kGSmin Ipmax IpQmax IpGSmax l k2max l k2min l k2Qmax k2Qmin l k2GSmax l k2GSmin Ip2max Ip2Qmax Ip2GSmax l kE2Emax l kE2Emin l kE2EQmax l kE2EQmin l kE2EGSmax l kE2EGSmin 2 IpE2EQmax IpE2EGSmax l k1max l k1min 1 k1Qmax 1 k1Qmin l k1GSmax l k1GSmin Ip1max Ip1Qmax Ip1GSmax Figura 4 32 Algoritmo de c lculo dos curto circuitos sim tricos assim tricos calcicc implementado no 74 Ferramenta de C lculo SF Definir as Definir a 2 Caracter sticas Configurac o da 7 Rede gos Equip
12. Os motores de m dia e baixa tens o nos instantes iniciais do curto circuito passam a funcionar como geradores pois quando ocorre o defeito a tens o do sistema reduzida a um valor bastante baixo No entanto apesar desta ter variado bruscamente o mesmo n o acontece com o fluxo magn tico no motor Como a rotac o do motor permanecer durante algum tempo devido a in rcia da carga e do pr prio rotor este passar a gerar corrente de curto circuito durante o tempo em que o fluxo magn tico se extingue contribuindo para o valor da corrente inicial sim trica de curto circuito e para o valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito valor de pico ij apenas durante o per odo subtransit rio 2 a 4 ciclos 30 A contribuic o dos motores ass ncronos de BT para o valor da corrente inicial sim trica de curto circuito I pode ser desprezada se esta nao for 5 mais elevada do que a corrente n inicial sim trica de curto circuito J calculada sem a contribui o dos respectivos motores 1 S 0 01 Ip 3 23 onde 1 a soma de todas as correntes estipuladas do motores ligado directamente rede sem transformadores no local onde ocorreu o curto circuito a corrente inicial sim trica de curto circuito calculada sem a contribui o dos motores A imped ncia dos motores assincronos Zm Ry jXm para o sistema de sequ ncia positiva e negativa pode ser determinada pela seguinte
13. 111 112 C 2 Dados do Problema Tabela C 1 Dados do Problema Exemplo Teste 2 Rede Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica Seomax 500 MVA Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica Skomin 350 MVA Tens o Nominal Ung 15 kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia Ro Xo 0 1 Raz o entre a React ncia e a Imped ncia Xo Zo 0 995 Transformadores MT BT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Spr 800 kVA Tensao Estipulada MT 15 kV Tens o Estipulada BT Uriv 0 4 kV Tens o de Curto Circuito Estipulada Ukr Perdas Totais Corrente Estipulada Pret kW Tipo de Ligacao Imped ncia do Neutro Terra Zn 0 Q Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa Ro Ra 1 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa Xo Xa 0 95 Regulac o de Tens o tpr 2 5 25 Geradores a produzir na MT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Sic 1000 kVA Tens o Estipulada 400 V Regulac o de Tens o 0 5 25 Factor de Pot ncia Estipulado COS 0 8 React ncia Subtransit ria Longitudinal Saturada xi 0 15 p u React ncia Subtransit ria Transversal Saturada 0 19 React ncia Inversa Saturada X 2 0 19 p
14. No caso de Z y ser menor do que Z a corrente em curto circuitos fase fase terra geralmente superior a todas as correntes inicias sim tricas de curto circuito I 1 e Ika ver Figura 3 23 n As seguintes equa es permitem determinar as correntes de curto circuito e Ibori apresentadas na Figura 3 29 EET Zo 420 ZaoZo 20200 ZoZo 838 jan EOS ___ 3 39 2 13 ZoZo ZaZo 202520 d A corrente inicial de curto circuito que flui pela terra e ou fio aterrados de acordo com a Figura 3 29 calculada pela seguinte express o V3cU Zi 3 40 88 Zoo Zoo ZoZo Para curto circuitos afastados dos alternadores Zo 2 1 as seguintes equa es conduzem aos valores absolutos Z 0 Zay al Y cU 2 12 n 3 41 vom 120 20 k2EL3 CUm 3 42 2209 M todo de c lculo 47 V3cU Zay 230 3 43 Nestas equac es incluem se tamb m a imped ncia de neutro multiplicada por 3 imped ncia homopolar para simplificar a notac o O valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito valor de pico fase fase terra pode ser expressa pela seguinte equac o iva 21 3 44 O factor k depende da configurac o do sistema Por uma quest o de simplificac o permitido usar o mesmo valor de k que foi utilizado para o curto circuito trif sico sim trico 3 5 6 5 Curto Circ
15. Zio Yn com Zn me Figura 3 21 Esquemas unifilares equivalentes de geradores para o sistema de sequ ncia positiva negativa e zero 22 3 5 5 5 Grupos de Produc o com Tomadas de Regulac o de Tens o em Carga No c lculo das correntes de curto circuito de grupos de produc o com tomadas de regulac o de tens o em carga a seguinte express o deve ser utilizada para determinar a imped ncia de curto circuito referida ao secund rio do transformador ver Figura 3 22 Zs Ks t X Za 2 3 19 com o factor de 2 2 Kos M o 2 2 Ho Uf 1 xq sin 3 20 onde Zs a impedancia correcta do grupo de produc o com tomadas de regulac o de tens o em carga referida ao lado de alta m dia tens o do transformador 2 a imped ncia subtransit ria do gerador Z Kg Rg jX4 sem o factor de correc o Kg 2 a imped ncia do transformador referida ao seu lado de alta m dia tens o sem o factor de Ung a tens o nominal do sistema no ponto 0 U a tens o estipulada do gerador Pr o ngulo de fase entre 1 U v3 x4 a react ncia subtransit ria do gerador em p u x X7 Z onde U2 S a react ncia do transformador em p u com o comutador das tomadas de regulac o de tens o em carga na posi o principal X UZr S 1 t a raz o de transform
16. 199 89 KA Geradores a Produzir na BT IpgzEGmax Kg x 2 Ike2EGmax 175 32 kA IpE2Emax Ipg2EQTmax Ipg2EGmax 375 22 kA B 4 7 Curto Circuito Fase Terra Inicial Ij Rede Transformadores MT BT v3 x Cmax x Un gt AA 78 82 kA 2 0 1 ZQT 1 max 2 0 I cs kiQTmax Cmin X Un 69 72 kA IZQT 1 min ZQT 1 min ZTK 0 eq I k1QTmin B 79 B 80 B 81 B 82 B 83 B 84 B 85 B 86 B 87 109 110 Geradores a Produzir na BT v3 Cmax X Un gj max nC k1Gmax ZGK 1 eq ZGK 2 eq ZGK 0 eq kA V3 X Cmin X U IkiGmin ma 5 ZGK eq 20 2 26 0 4 Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo 117 72 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo amin lkigrmin 104 92 kA 4 8 Curto Circuito Fase Terra M ximo Pico lp1max Rede Transformadores MT BT Ipigrmax Kor X V2 189 19 kA Geradores a Produzir na BT IpiGmax Kc X V2 X If gay 90 48 kA Ipimax lpiQrTmax 279 67 Exemplo Teste 1 B 88 B 89 B 90 B 91 B 92 B 93 B 94 Exemplo Teste 2 C 1 Esquema Unifilar da instalac o El ctrica i Loc Figura C 1 Esquema Unifilar da Instalac o El ctrica
17. 2 12 67 ka Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo l k2 min 10 53 kA Curto circuito Fase Fase M ximo Pico Ip2max 25 9 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 2 14 89 ka Curto circuito Fase Fase Terra Inicial Minimo l kE2Emin 13 36 kA Curto circuito Fase Fase Terra Maximo Pico IpEZEmax 30 64 ka Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo 1 14 32 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo l kimin 12 73 ka Curto circuito Fase Terra M ximo Pico Ipimax 29 45 ka Figura 5 15 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Exemplo Teste 3 90 Aplicac o da Ferramenta Desenvolvida 5 4 Exemplo Tipo 5 4 1 Especificac o do Problema Segundo a Empresa FASE Estudos e Projectos S A uma das aplicac es em que suscitou grande interesse a utilizac o do calcicc consistiu na elaborac o de um projecto el ctrico de um Data Center Criou se assim um exemplo tipo que considerou um edif cio com 1250 m Uma vez que por cada metro quadrado um Data Center consume normalmente 2 kVA o nosso edif cio tera como consumo total 2500 kVA Sendo o Data Center um edif cio que necessita de alimentac o redundante este ser alimentado por duas vias via A prov m de uma subestac o A que por sua vez interliga a um PT A constitu do por quatro transformadores MT BT de 1250 kVA o quarto transformador considerado um equipamento redundante A
18. Figura 4 12 Sistema de energia alimentado por uma Rede de BT socorrida por um Grupo de Socorro a produzir na BT ssssssesssoosossosessessssssessosossosooesososesesessssssssoe 59 Figura 4 13 Grupo Grupos de Produ o na MT 60 Figura 4 14 Grupo Transformadores PT s ssssesesssssesessessssesssssssesessesceeceeceeee 60 Figura 4 15 Grupo Geradores na BT 60 Figura 4 16 Grupo Motore Sers sedere ERE ri 61 Figura 4 17 Exemplo de como adicionar grupos de na folha de desenho do arie 61 Figura 4 18 Folha de desenho do formul rio principal do calcicc clique sobre a Rede 62 Figura 4 19 Caracter sticas da Rede de MT 62 Figura 4 20 Caracter sticas da Rede de BT 63 Figura 4 21 Caracter sticas do s transformador es MT BT 64 Figura 4 22 Base de Dados dos 64 Figura 4 23 Caracter sticas do s transformador es BT MT 65 Figura 4 24 Caracter sticas do geradores a produzir MT 66 Figura 4 25
19. Rede de MT socorrida pelos Grupos de Socorro a produzir na BT Rede c Socorrido assina ri ec Rr sini Corre n PR Fee pae PER ERE da FEE 80 Figura 5 4 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE contribuic o da Rede de MT a funcionar em paralelo com os Geradores a produzir na BT 80 Figura 5 5 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Contribuic o da Rede de MT 81 Figura 5 6 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Contribuic o dos Grupos de Socorro a produzirina eene ren nen ans ee sees PEE ERR FER OU 81 Figura 5 7 Esquema unifilar da instala o el ctrica do Exemplo Teste 2 82 Figura 5 8 Exemplo Teste 2 Rede de MT a funcionar em paralelo com os Grupos de Produ o a produzir MT Rede 84 Figura 5 9 Exemplo Teste 2 Rede de MT socorrida pelos Grupos de Socorro a produzir na MT Rede c Socorrido oe ee erret rrt tt nee peewee Eee 85 Figura 5 10 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE contribuic o da Rede de MT a funcionar em paralelo com os Grupos de Produ o a produzir na MT 85 Figura 5 11 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Contribuic o da Rede de MT Suse pane ax epe eoe A AAA AGRA IR e qu ens 86 Figura 5 12 Curto Circuitos Sim tricos
20. a Figura 4 2 Formul rio para definir os dados do projecto 4 1 2 2 Abrir um projecto j existente Esta opc o como o pr prio nome indica permite abrir um projecto anteriormente elaborado Clicando no bot o OK ser apresentada uma janela standard do Windows onde o utilizador pode indicar o endere o do respectivo projecto Se o utilizador clicar no bot o Cancelar do formul rio inicial do calcicc ver Figura 4 1 este criar um novo projecto em branco com as defini es padr o do programa como se pode observar na Figura 4 3 Software Desenvolvido 55 _ caldcc a a Ficheiro Editar Dimensionar Denek Esquema Unifilar REDE Fontes de Alimentac o V Rede de MT Rede de BT E Geradores na MT Geradores na BT Grupos de Produc o na MT N de Grupos de Produ o N de Geradores l 3 N de Transformadores BT MT Adicionar Remove 7 Transformadores PT s 9 N de Transformadores 1 Adicionar Geradores na BT QGE N de Geradores Adiciona Remover Motores N de Motores Ass ncronos Adicionar Remover Figura 4 3 Formul rio principal do calcicc 4 1 3 Apresentac o gt Ts Ficheiro Editar Dimensionar nea A Figura 4 4 Parte superior do formul rio principal do calcicc 4 1 3 1 Barra de Menu Ao clicar em cada um dos menus que constituem a barra de menu s
21. a rea de trabalho destinada ao desenho da rede propriamente dita Como se pode visualizar na Figura 4 3 esta composta essencialmente pela folha de desenho e pelos diversos grupos que permitem inserir os equipamentos el ctricos na respectiva folha de desenho 4 1 4 1 Adicionar Equipamentos Para adicionar os equipamentos el ctricos na folha de desenho o utilizador tem de comecar por definir os tipos de fontes de alimentac o do sistema atrav s do grupo de opc es ilustrado na Figura 4 5 A Tabela 4 5 descreve os tipos de fontes de alimentac o possiveis de incluir no sistema Software Desenvolvido 57 Fontes de Alimentac o Rede de MT Rede de BT Geradores na MT Geradores na BT Figura 4 5 Grupo Fontes de Alimentac o Tabela 4 5 Opc es do grupo Fontes de Alimentac o Grupo Fontes de Alimentac o Opc o Descric o Insere na folha de desenho a rede de m dia tens o fornecedor de energia Rede de MT ou seja um PT com m dia tens o proveniente de uma subesta o e respectivos cabos de ligac o at ao QGE Figura 4 6 Insere na folha de desenho a rede de baixa tens o fornecedor de energia ou Rede de BT seja uma alimentac o proveniente do secund rio de um PT de distribuic o e receptivo cabo de ligac o ao QGE Figura 4 7 Insere na folha de desenho grupos de produc o a produzir na MT constitu dos Geradores 22 na MT por geradores de BT em s rie com tran
22. dia tens o do transformador a tens o estipulada correspondente ao lado de baixa tens o do transformador a tens o nominal da rede interligada ao lado de alta m dia tens o do 24 Curto Circuitos transformador e U y a tens o nominal da rede interligada ao lado de baixa tens o do transformador As imped ncias dos equipamentos em redes sobrepostas ou subordinadas devem ser divididas ou multiplicadas pelo quadrado da raz o de transforma o estipulada t As tens es e correntes devem ser convertidas para a raz o de transformac o estipulada t 3 5 M todo de c lculo Existem dois m todos para o c lculo da corrente inicial sim trica de curto circuito no local de ocorr ncia do defeito e m todo da sobreposi o derivado do princ pio de Helmholt s ou de Thevenin s e m todo que utiliza uma fonte de tens o equivalente no local de ocorr ncia do defeito Se um determinado fluxo de carga de uma rede conhecido com exactid o ent o poss vel determinar a corrente inicial sim trica de curto circuito segundo o m todo da sobreposic o No entanto este m todo determina a corrente de curto circuito apenas em relac o ao fluxo de carga pressuposto Portanto n o conduz necessariamente corrente de curto circuito m xima pois para um determinado local de ocorr ncia de um defeito existem tantas diferentes correntes de curto circuito como condi es de fluxos de carga sem excederem
23. kA Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo I k1min 28 63 kA Curto circuito Fase Terra M ximo Pico Ipfmax 66 17 kA 97 98 Relat rio Final do calcicc Rede c Socorrido Alimentac o proveniente da Rede Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo I kmax 24 77 kA Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo I kmin 22 45 kA Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 50 5 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo I k2max 21 45 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo I k2min 19 44 kA Curto circuito Fase Fase M ximo Pico Ip2max 43 73 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo l KE2Emax 26 51 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo 2 24 kA Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico 2 54 06 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo I k1max 25 61 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo l k1min 23 2 kA Curto circuito Fase Terra M ximo Pico Ipfmax 52 22 kA Alimentac o proveniente dos Grupos de Socorro Curto circuito Trifasico Inicial Sim trico M ximo I kmax 5 95 kA Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo I kmin 5 38 kA Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 13 84 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo 1 2 5 15 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo I k2min 4 66 kA Curto circuito Fase Fase M
24. necess rio introduzir as seguintes considerac es 28 Curto Circuitos e factor de tens o c de acordo com a Tabela 3 1 deve ser aplicado na aus ncia de um padr o nacional e Escolher a configura o do sistema e a minima contribui o das centrais de produc o e redes de alimentac o que levem ao m nimo valor da corrente de curto circuito no local do defeito e contribui o dos motores ass ncronos n o deve ser inclu da e A resist ncia das linhas R linhas a reas e cabos condutores de fase e neutro devem ser introduzidas temperatura de curto circuito 1 6 0 20 C x Riso 3 6 onde Rizo resist ncia temperatura de 20 C 0 a temperatura do condutor em graus celcius no final da dura o do curto circuito o coeficiente de termoresistividade a 20 igual a 0 004 K valido com suficiente exactid o na maioria dos casos pr ticos para o cobre alum nio e liga de alum nio 3 5 5 Imped ncias de curto circuito do equipamento el ctrico A magnitude da corrente de curto circuito m xima ou m nima num sistema trif sico de corrente alternada em qualquer localiza o depende primeiramente da configura o da rede dos geradores ou grupos de produ o e dos motores alimentados e em segundo lugar das condi es de opera o da rede antes da ocorr ncia do curto circuito As varia es durante a opera o de um sistema trif sico de corrente alternada s o e
25. o 20 Ka X Zeya Ke X Za Ko Ro jXq 3 17 Se os valores de e X s o diferentes pode ser utilizado o valor Xj X4 X7 2 A imped ncia de curto circuito dos geradores para o sistema de sequ ncia zero deve ser determinada segundo a seguinte express o Zoer 3 18 Quando uma imped ncia est presente entre o neutro do gerador e a terra n o deve ser multiplicada por qualquer factor de correcc o Os dados necess rios para o c lculo da imped ncia Z Rg jX Za 2 e da imped ncia Z o Rioa Xia devem ser obtidos da chapa de caracter sticas do respectivo gerador ou fornecidos pelo fabricante 29 Na construc o do esquema unifilar equivalente para estudos de curto circuitos referente aos sistemas de sequ ncia positiva negativa e zero necess rio analisar a configurac o dos enrolamentos e o tipo de ligac o do neutro terra dos geradores A Figura 3 21 mostra os esquemas equivalentes para os sistemas de sequ ncia positiva negativa e zero dos diferentes tipos de configurac o de enrolamentos e tipo de ligac o do neutro terra que os geradores podem assumir M todo de c lculo 37 Linhas sistema directo e inverso sistema homopolar o i Zj j i Zijo i j ysh j ysh jj ysh jo YSh ijo Geradores sistema directo e inverso sistema homopolar i Yn nA TE Y o 3zn
26. o Y Geradores na MT Ivi Grupos de Produc o na T N de Grupos de Produc o 1 E E N de Geradores 3 MT N de Transformadores BT MT Adicjonar 2 0 Remover T 7 Transformadores PT s 9 N de Transformadores MT BT 1 Adicionar Remover 7 1 Geradores na BT N de Geradores E EEE Motores N de Motores Ass ncronos Adicionar Remover Figura 4 17 Exemplo de como adicionar grupos de produ o na folha de desenho do calcicc 4 1 4 2 Incrementar Decrementar Equipamentos Para incrementar ou decrementar um equipamento el ctrico o utilizador deve alterar o n mero do respectivo equipamento na caixa de texto do grupo de op es correspondente e de seguida clicar novamente no bot o Adicionar 4 1 4 3 Remover Equipamentos Para remover um equipamento o utilizador deve clicar no bot o Remover do grupo de op es correspondente e de seguida confirmar a opera o 62 Ferramenta de C lculo 4 1 4 4 Caracter sticas dos Equipamentos Depois de constru do o esquema unifilar da instalac o el ctrica o utilizador pode definir as caracter sticas de todos os equipamentos que constituem o sistema Para isso dever clicar sobre o respectivo equipamento na folha de desenho tal como indica a Figura 4 18 REDE MT Figura 4 18 Folha de desenho do formul rio principal do calcicc clique sobre a Rede Ap s clicar sobre o eq
27. ximo Pico Ip2max 11 98 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 2 6 05 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo I kE2Emin 5 48 kA Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico 2 14 08 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo I k1max 6 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo I k1min 5 43 kA Curto circuito Fase Terra M ximo Pico 1 13 96 kA C lculos efectuados segundo a norma IEC 60909 0 99 MATERIAL Rede Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica S kQmax 500 MVA Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica 5 500 MVA Tens o Estipulada UnQ 20 kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia RQ XQ 0 1 Raz o entre a React ncia e a Imped ncia XQ ZQ 0 995 Transformador es MT BT Transformador MT BT N 1 Modelo Fabricante Pot ncia Aparente Estipulada SrT 1000 kVA Tens o Estipulada MT UrTHV 20 kV Tens o Estipulada BT UrTLV 0 4 kV Tens o de Curto Circuito Estipulada ukr 6 Perdas Totais Corrente Estipulada PkrT 15 6 kW Tipo de Ligac o DYn Imped ncia do Neutro Terra Zn 0 0 Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa R 0 R 1 1 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa X 0 X 1 0 95 Regula o de Tens o pT 1 4 Regula o de Tens o pT 1 25 Cabo s de ligac o das c lulas de MT
28. 1 0 09950 0 ZQ 1 min 0 09950 j0 9950 0 D 3 2 Transformador MT BT Wer 0 42 x 10 100 S4 100 400 103 7 1 0 01764 0 X _ 4 375 10 x 0 42 x 103 LES 400 103 2 1 0 004823 0 XT 1 ZT 1 RT 1 0 01697 0 4 375 103 x 100 rT uy Jug Ugr 3 8476 C 1 05 2 0 95 __ __ _ 0 9750 Kr 0 95 __ T 14 0 6 X uy 1 0 6 x 3 8476 RTK 1 RT 1 x 0 004703 0 1 XT 1 0 01654 0 ZTK 1 0 004703 j0 01654 0 1 1 0 004703 0 XTK 1 x 0 95 0 01572 0 ZTK 0 0 004703 j0 01572 3 2 0 0 Exemplo Teste 3 D 6 D 7 D 8 D 9 D 10 D 11 D 12 D 13 D 14 D 15 D 16 D 17 D 18 D 19 D 20 D 21 Curto Circuitos D 3 3 Rede Transformador MT BT Urray _ 10 t r Ummy 0 42 23 8095 1 RQT 1 max RQ 1 max RTK 1 0 004832 0 T XQT 1 max XQ 1 max E XTK 1 0 01783 ZQT 1 max 0 004832 j0 01783 0 RQT 1 min RQ 1 min x at RTK 1 0 004878 01 XQT 1 min XQ 1 min x XTK 1 0 01830 0 ZQT 1 min 0 004878 j0 01830 0 D 3 4 Motor Assincrono uec Le ny XCOSPry 0 953x0 86 U 1 4002 ZM 1 x 1250 01810 OD Sa 79 67 11 108 Lo ZM 1 0 30
29. 2 4 SIMARIS design 6 0 O SIMARIS design 6 0 desenvolvido pela empresa SIEMENS uma ferramenta de dimensionamento para sistemas de distribuic o de energia em edif cios comerciais industriais e institucionais Esta ferramenta permite dimensionar redes el ctricas automaticamente com um m nimo de entradas manuais para o c lculo da rede desde a fonte de m dia tens o at o consumidor 8 Analogamente ao que se fez para as ferramentas inform ticas anteriormente referidas para analisar o comportamento SIMARIS design 6 0 e avaliar as suas potencialidades limitac es recorreu se ao mesmo para dimensionar a instala o el ctrica que se apresenta na Figura 2 4 Observando a Figura 2 4 pode se constatar que o SIMARIS design 6 0 tamb m permite elaborar esquemas unifilares de forma muito intuitiva Relativamente s fontes de alimenta o este permite integrar no respectivo esquema el ctrico a rede por si s a rede em paralelo com grupos de socorro a produzir na BT grupos de geradores a produzir na BT alimentando a instala o el ctrica individualmente autoprodu o No que diz respeito a cargas o SIMARIS design 6 0 admite a integra o de cargas estacion rias circuito de tomadas motores e cargas de reserva Tamb m permite a inclus o de descarregadores de sobretens es Conclus es 13 iili SIMARIS design Exemplo SIMARIS designs Arquivo Editar Dimensionar Visualizar Ferramentas A
30. 5 6 foram obtidos assumindo que a Rede de MT socorrida pelos Grupos de Socorro a produzir na BT Rede c Socorrido ver Figura 5 3 Projecto Diexemplo AA Ficheiro Editar Dimensionar BA N E Esquema Unifilar REDE Fontes de Alimenta o Tirede de MT Rede de eT epum Geradores na MT Geradores na BT Grupos de Produc o na MT Y N de Grupos de Produ o 1 N de Geradores MT N de Transformadores Adi 1 Transformadores PT s 9 E N de Transformadores MT BT 4 Adicionar Remover Geradores na BT N de Geradores 3 Adicionar Remover Motores N de Motores Assincronos Adicionar Remover Figura 5 2 Exemplo Teste 1 Rede de MT a funcionar em paralelo com os Geradores a produzir na BT Rede c Autoproduc o 80 Ferramenta Desenvolvida Ficheiro Editar Dimensionar D amp BIK Ie Esquema Unifilar REDE Fontes de Alimenta o 5 V Rede de MT Rede de BT Geradores na MT Geradores na BT Grupos de Produ o na MT N de Grupos de Produc o m N de Geradores MT N de Transformadores Adicionar Remover Transformadores PT s gu ESI N de Transformadores Adicionar Remover D Geradores na BT o QGE N de Geradores 3 Pre eeren Motores N de Motores Ass ncronos Ad
31. 8 por exemplo co gerac o Quanto aos resultados da Figura 5 11 e Figura 5 12 foram obtidos assumindo que a Rede de MT socorrida pelos Grupos de Socorro a produzir na MT Rede c Socorrido ver Figura 5 9 7 calc Projecto Diexempl Sor x Ficheiro Editar Dimensionar E Esquema Unifilar REDE Fontes de Alimenta o T Y Rede de MT Rede de BT Rede c Autoprodu o PB Geradores na MT Geradores na BT E Grupos de Produ o na MT Y N de Grupos de Produc o 3 1 f N de Geradores 3 MT a 1 1 N de Transformadores BT MT 3 Adicionar Remover 1 Transformadores PT s 9 N de Transformadores MT BT 4 Adicionar Remover 1 Geradores na BT QGE N de Geradores adicionar Motores N de Motores Ass ncronos Adicionar Remover Figura 5 8 Exemplo Teste 2 Rede de MT a funcionar em paralelo com os Grupos de Produc o a produzir na MT Rede c Autoproduc o Em relac o aos resultados obtidos manualmente tal como no Exemplo Teste 1 s o iguais aos adquiridos pelo calcicc o que implicou a omiss o da sua representac o como antes Por m os c lculos justificativos tamb m podem ser consultados no Anexo C Exemplo Teste 2 85 calcic Projecto DAexemplo2 Ficheiro Editar Tr B amp BN I Esquema Unifilar REDE Fontes de Alimentac o V Rede de MT Rede de BT
32. Ao Eng Victor Paulo Barreira Ribeiro pela confian a depositada pelo apoio e pela ajuda disponibilizada na realizac o da dissertac o Aos meus amigos e companheiros de casa Henrique Teixeira e Tiago da Rocha pela companhia durante 5 anos pelas palavras amigas pelos momentos de alegria partilhados e acima de tudo pela amizade A todos os meus amigos que conheci na faculdade em especial aqueles que sempre me com conhecimentos partilhados palavras de conforto e amizade Destaco devido a uma maior conviv ncia durante todo o meu percurso acad mico o Alexandre Rocas o Armando Pontes o Miguel Gomes e o Tiago Ramos Muito obrigado a todos aqueles que contribu ram para a realizac o desta dissertac o vii viii Indice RESUMO rre iii Abstractor adan vt onde cR E A dE RR ded Ru dva UD uM FATE EU RUE Agradecimentos assi co vii O EE EA AEE DR RE PDR DS ix Lista de figuras ii OU DU Pen xiii Lista de tabelas ii A A a xvii Abreviaturas e SImbolosS a das xix Capitulo rec S 1 5 se on een 1 1 4 Enquadramento ts 1 1 2 cis xd Cica oU eade ERO OU ED rr pee cons 1 1 3 Estrutura da Disserta o cocina ERE OD Rr e Te idee 2 Capit lo 2e Pa 5 Ferramentas de Apoio ao Projecto d
33. Assim tricos no QGE Contribuic o dos Grupos de Socorro a produzir na MT eee ede rete nennt ve ceras sea err Der kehren ERE ERR PER OU REESE 86 Figura 5 13 Esquema unifilar da instala o el ctrica do Exemplo Teste 3 87 Figura 5 14 Exemplo Teste 3 exposto no calcicc 000 89 Figura 5 15 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Exemplo Teste 3 89 xvi Lista de tabelas Tabela 2 1 N veis de criticidade das cargas no programa ID Spec Large 3 1 4 9 Tabela 3 1 Factor de tens o c tabela de acordo com a norma IEC 60909 0 29 Tabela 3 2 S ntese de f rmulas para o c lculo das imped ncias de curto circuito do equipamento electrico eo sonic a tre Eyre ipea TERR assented EE Ee davis 48 Tabela 3 3 S ntese de f rmulas para o c lculo dos diferentes tipos de curto circuitos sim tricos e assim tricos 51 Tabela 4 1 Itens do menu 55 Tabela 4 2 Itens do menu Editar 56 Tabela 4 3 Itens do menu Dimensionar 56 Tabela 4 4 cones da barra de ferramentas cccsccseecceecceeccescesceueceesceusceeeceaee 56 Tabela 4 5 Op es do grupo Fontes de
34. Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada SrG 1000 Tens o Estipulada 400 V Regulac o de Tens o tpc 0 5 25 Factor de Pot ncia Estipulado COS 0 8 React ncia Subtransit ria Longitudinal Saturada XT 0 15 p u React ncia Subtransit ria Transversal Saturada Xg 0 19 p u React ncia Inversa Saturada X 2 0 19 p u React ncia Homopolar X o 0 02 p u Tipo de Y Imped ncia do Neutro a Terra Zi 0 0 Transformadores BT MT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Spr 1250 kVA Tensao Estipulada MT 15 kV Tens o Estipulada BT U riv 0 4 kV Tens o de Curto Circuito Estipulada Ukr 6 Perdas Totais Corrente Estipulada Pkrr 9 5 kW Tipo de Ligac o Y D Imped ncia do Neutro a Terra Zen 0 0 Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa Ro Ra 1 84 Aplicac o da Ferramenta Desenvolvida Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa X op Xq 0 95 E Regula o de Tens o pr 2 5 Tomadas de Regula o em Carga Sim 5 Depois de introduzir os dados do problema calcicc ver Figura 5 8 e Figura 5 9 obtiveram se os resultados apresentados na Figura 5 10 Figura 5 11 e Figura 5 12 Os resultados da Figura 5 10 foram obtidos assumindo que a Rede de MT est a funcionar em paralelo com os Grupos de Produc o a produzir na MT Rede c Autoproduc o ver Figura 5
35. Fase Fase Inicial M nimo 175 Ik2min Iezgrmin lezemin 78 29 KA B 73 B 4 4 Curto Circuito Fase Fase M ximo Pico 1 2max Rede Transformadores MT BT Ipzo rmax X V2 X Ik2 rmax 155 52 B 74 Geradores a Produzir na BT Lions Ke X V2 X Ik2cmax 55 31 kA B 75 Ipzmax lp2QTmax Ip2Gmax 210 83 kA B 76 B 4 5 Curto Circuito Fase Fase Terra Inicial Rede Transformadores MT BT IkE2EQTmax X Cmax X Un X 70 1 ZQT 1 max x 20 1 ZQT 1 max x ZTK 0 eq 20 1 ZTK 0 eq B 77 83 28 kA IkE2EQTmin V3 X Cmin X Un X ZQT 1 min B 78 ZQT 1 min x ZQT 1 min ZQT 1 min x ZTK 0 eq ZQT 1 min x ZTK 0 eq 74 45 kA Curto Circuitos Geradores a Produzir na BT I 22 kE2EGmax Cmax X Un ZGK 2 eq IZGK 1 eq ZGK 2 eq ZGK Deq x ZGK 0 eq ZGK 2 eq x ZGK 0 eq 75 37 I kE2EGmin Cmin X Un ZGK 2 eq ZGK 1 eq ZGK 2 eq ZGK 1 eq ZGK 0 eq ZGK 2 eq x ZGK 0 eq 68 19 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo Ike2gmax lkE2EQTmax 1 158 65 KA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo Ike2Emin 2 lkg2EGmin 142 64 KA B 4 6 Curto Circuito Fase Fase Terra M ximo Pico Rede Transformadores MT BT IpgzEQrmax Kor X 2
36. Figura 4 27 As opc es de guardar e alterar tamb m est o disponiveis no formul rio da Figura 4 27 Cabos Condutores 7 Cabo do Motor Assincrono N 1 E ES Cabo N 1 X lt Pesquisar Designacao gt Guardar Fabricante gt Alterar Material Tipo de Isolamento Tens o Estipulada Sec o 5 mm 2 Resist ncia Linear M xima a 20 C R 20 Q km Resist ncia Tm x em CC R 1 Q km Ajuda React ncia Linear x 1 a km Resist ncia Homopolar a 20 C RO 20 C Q km Resist ncia Homopolar a Tmax em CC R 0 Q km Ajuda React ncia Homopolar x 0 Q km Comprimento L km Dados de preenchimento obrigat rio Figura 4 28 Caracter sticas dos cabos condutores Relativamente aos cabos condutores o processo de definic o das suas caracter sticas id ntico aos anteriormente mencionados pois o utilizador tamb m pode optar por preencher todos os dados manualmente ou realizar uma pesquisa numa base de dados e escolher o cabo condutor pretendido ver Figura 4 28 As opc es de guardar e alterar tamb m est o dispon veis no formul rio da Figura 4 28 Para o c lculo das resist ncias dos cabos condutores temperatura m xima de curto circuito o utilizador deve preencher os dados das resist ncias temperatura de 20 para que os bot es Ajuda sejam activados Ao clicar num desses bot es surgir o formul rio da Figura 4 29 Ness
37. Formul rio de ajuda ao c lculo da pot ncia aparente estipulada do gerador 67 Figura 4 26 Caracter sticas do geradores a produzir na BT 68 Figura 4 27 Caracter sticas dos motores ass ncronos 6 68 Figura 4 28 Caracter sticas dos cabos condutores 69 Figura 4 29 Formul rio de ajuda ao c lculo da resist ncia do cabo condutor temperatura m xima de curto circuito 70 Figura 4 30 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no 71 Figura 4 31 Algoritmo de c lculo das imped ncias de curto circuito do equipamento el ctrico implementado no 72 Figura 4 32 Algoritmo de c lculo dos curto circuitos sim tricos assim tricos implementado no calcicc ehh enhn enhn 73 Figura 4 33 Modo de funcionamento do calcicc 00 74 Figura 5 1 Esquema unifilar da instala o el ctrica do Exemplo Teste 1 78 Figura 5 2 Exemplo Teste 1 Rede de MT a funcionar em paralelo com os Geradores a produzir na BT Rede c Autoprodu o 79 Figura 5 3 Exemplo Teste 1
38. R X ou X R para cada ramo do respectivo sistema obtida pela imped ncia de curto circuito equivalente Z Ry no local onde ocorreu o curto circuito No caso de um curto circuito pr ximo dos alternadores ou de motores a componente alternada da corrente de curto circuito tamb m sofre em decaimento Para compensar esse efeito durante os primeiros 10 ms depois de surgir o defeito deve se utilizar as 2065 fict cias R X Ry Xy Estas raz es s o consideravelmente maiores do que as raz es naturais R X das m quinas s ncronas e ass ncronas 18 3 5 6 3 Curto Circuito Fase Fase Bif sico L3 Figura 3 28 Curto circuito fase fase bif sico 16 M todo de c lculo 45 Em redes de pequena dimens o procede se a reduc o da rede a montante do defeito determinando a imped ncia de curto circuito equivalente Z para calcular as correntes de curto circuito assim tricas tal como se faz para os curto circuitos sim tricos Para efectuar essa an lise tem se de utilizar o m todo das componentes sim tricas onde se decomp e a corrente em tr s componentes sim tricas directa inversa e homopolar No caso de um curto circuito fase fase ou bif sico de acordo com a Figura 3 28 a corrente inicial sim trica de curto circuito pode ser determinada pela seguinte express o T cUn cU v3 LI Za 20 20 2 ey Durante o per odo inicial do curto circuito a imped ncia de sequ ncia negativ
39. RQS 1 min 0 06244 0 XQS 1 min 0 6131 0 208 2 ZQ 1 max ZS 2 eq RQS 2 max 0 04851 0 C 53 C 54 C 55 C 56 C 57 C 58 C 59 C 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 117 118 XQS 2 max 0 4793 ZQS 2 min ZQ 1 min ZS 2 eq RQS 2 min 0 06271 9 XQS 2 min 0 6175 RQST 1 max RQS 1 max x E RTK 1 eq 0 0003955 XQST 1 max XQS 1 max E XTK Deq 0 003206 0 ZQST 1 max 0 0003955 j0 003206 0 1 RQST 1 min RQS 1 min x RTK Deq 0 0004056 Q T 1 XQST 1 min 05 1 x XTK 1 eq 0 003303 0 T ZQST 1 min 0 0004056 0 003303 0 1 RQST 2 RQS 2 max x gt 1 0 0003957 0 y 1 XQST 2 max XQS 2 max XTK 1 eq 0 003207 0 T ZQST 2 max 0 0003957 j0 003207 0 1 RQST 2 min RQS 2 min x RTK 1 eq 0 0004058 0 T 1 XQST 2 min XQS 2 min x XTK Deq 0 003306 0 T ZQST 2 min 0 0004058 0 003306 0 Exemplo Teste 2 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 C 80 C 81 C 82 C 83 C 84 C 85 Curto Circuitos C 4 Curto Circuitos C 4 1 Curto Circuito Trif sico Inicial Sim trico Rede Grupos de Produc o na MT Transformadores MT BT E _ Cmax X Un _ 105x04x10 _ ag kQSTmax 3x 05 1
40. Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa R 0 R 1 Raz o entre a Homopolar e Directa X 0 X 1 Regulac o de Tens o pT pT Lo Dados de preenchimento obrigat rio Figura 4 21 Caracter sticas do s transformador es MT BT Base de Dados dos Transformadores Base de Dados Padr o Base de Dados do Utilizador Modelo TP OLEO DMA TRI POSTE H 10KV 50KVA EDP005010B420 50Hz TP OLEO DMA TRI POSTE H 10KV 100KVA EDP010010B420 50Hz TP OLEO DMA TRI POSTE H 15KV 50KVA EDP005015B420 50Hz TP OLEO DMA TRI POSTE H 15KV 100KVA EDP010015B420 50Hz TP OLEO DMA TRI POSTE H 30KV 50KVA EDP005030B420 50Hz TP OLEO DMA TRI POSTE 30KV 100KVA EDP010030B420 50Hz TP OLEO DMA TRI CABINA 10 160KVA EDP016010B420 50Hz TP OLEO DMA TRI CABINA 10KV 250KVA EDP025010B420 50Hz TP OLEO DMA TRI CABINA 10 400KVA EDP040010B420 50Hz TP OLEO DMA TRI CABINA H 10KV 630KVA EDP063010B420 50Hz 1 Remover ENERGIA ENERGIA EFACEC ENERGIA EFACEC ENERGIA EFACEC ENERGIA EFACEC ENERGIA EFACEC ENERGIA EFACEC ENERGIA EFACEC ENERGIA EFACEC ENERGIA Figura 4 22 Base de Dados dos transformadores No formul rio da figura anterior o utilizador pode eleger a base de dados padr o do pr prio programa ou a base de dados do utilizador previamente definida por este Ainda neste painel o utilizador pode pesquisar o transformador pelas suas propriedad
41. SA DAT eX Oc De 53 4 1 2 Inicializa o do calcicc hehe nnne 54 4 1 2 1 Criar um novo 54 4 1 2 2 Abrir um projecto j existente 54 4 1 3 Apresenta o ee A ac cide rr s xn rue e e aa saga ans 55 4 1 3 1 Barra de Menus iiio da 55 4 1 3 2 Barra de eene e ehh 56 4 1 4 Esquema Unifilar esse urna ree Eo 56 4 1 4 1 Adicionar 56 4 1 4 2 Incrementar Decrementar Equipamentos 61 4 1 4 3 Remover hehe enhn 61 4 1 4 4 Caracter sticas dos Equipamentos 62 41 5 Relat rio Finalista Ud E ERR EYES 70 4 1 6 Fluxogramas do Programa Desenvolvido 71 42 CONCIUSOES oo EE IE en Da 74 Capitulo 5 id iii iii 77 Aplica o da Ferramenta Desenvolvida 77 D L Exemplo Toste di 77 5 1 1 Esquema Unifilar da Instala o El ctrica
42. Terra Inicial M nimo lkE2Emin 68 19 Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico IpEZEmax 175 32 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo Fkimax 38 9 ka Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo Fkimin 35 19 kA Curto circuito Fase Terra M ximo Pico 90 48 kA Guardar Resultados Cancelar m Figura 5 6 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Contribui o dos Grupos de Socorro a produzir na BT 82 Aplicac o da Ferramenta Desenvolvida Relativamente aos resultados obtidos manualmente s o os mesmos que os referidos na Figura 5 4 Figura 5 5 e Figura 5 6 o que implicou a omiss o da sua apresentac o repetida No entanto para a verificac o da sua legitimidade os c lculos manuais efectuados segundo a fundamentac o te rica do Cap tulo 3 podem ser consultados no Anexo B 5 2 Exemplo Teste 2 Examinando a Figura 5 7 verifica se que o QGE alimentado por uma rede de MT e por tr s grupos de produc o a produzir na MT interligados a quatro transformadores MT BT Este conjunto de fontes de alimenta o tamb m pode funcionar em paralelo Rede c Autoproduc o ou separadamente Rede c Socorrido Neste exemplo tal como no anterior por uma quest o de simplificac o na resoluc o manual e apresentac o dos dados do problema assumiu se que os transformadores e os geradores s o todos iguais Tamb m se desprezou a influ ncia dos cabos condutores no c lculo da
43. ao s Transformador es MT BT Cabo de ligac o das c lulas de MT ao Transformador MT BT N 1 Designac o Resist ncia Linear M xima a 20 C R 20 C 0 193 Q km Resist ncia Tm x em CC R 1 0 2387 O km React ncia Linear X 1 0 1285 O km Resist ncia Homopolar a 20 RO 20 C 0 193 O km Resist ncia Homopolar Tmax em CC R 0 0 2387 Q km React ncia Homopolar X 0 0 1285 Q km Comprimento L 2 7 km 100 Relat rio Final do calcicc Gerador es a Produzir na BT Gerador a Produzir na BT N 1 Modelo Fabricante Pot ncia Aparente Estipulada SrG 500 kVA Tens o Estipulada UrG 400 V Regulac o de Tens o pG 1 Regulac o de Tens o pG 1 Factor de Pot ncia Estipulado cosprG 0 8 React ncia Subtransit ria Longitudinal Saturada xd 0 1293 p u React ncia Subtransit ria Transversal Saturada xq 0 1293 p u React ncia Inversa Saturada x 2 0 1293 p u React ncia Homopolar x 0 0 0754 p u Tipo de Ligac o Yn Imped ncia do Neutro Terra Zn 0 00531 Q Exemplo Teste 1 B 1 Esquema Unifilar da Instalac o El ctrica REDE BEDS Figura B 1 Esquema unifilar da instala o El ctrica 101 102 B 2 Dados do Problema Tabela B 1 Dados do Problema Exemplo Teste 1 Rede Caracter stica S
44. as condi es de fronteira das tens es e correntes durante a opera o normal do sistema mesmo que a mesma tens o de opera o no local do defeito fosse conhecida 18 3 5 1 Fonte de tens o equivalente no local de defeito O m todo de c lculo utilizado segundo a norma IEC 60909 0 baseado na introdu o de uma fonte de tens o equivalente no local onde se deu o curto circuito Essa fonte de tens o cU V3 nica tens o activa no sistema pois todas as redes de alimenta o m quinas s ncronas e ass ncronas do sistema s o substitu das pela sua imped ncia interna Em todos os casos poss vel determinar a corrente de curto circuito no local onde ocorreu o defeito recorrendo a uma fonte de tens o equivalente Os dados operacionais a carga dos consumidores a posi o dos comutadores dos transformadores a excita o de geradores entre outros s o dispens veis c lculos adicionais sobre todos os diferentes fluxos de carga poss veis no momento em que surge o curto circuito s o sup rfluos A Figura 3 8 e a Figura 3 9 demonstram um exemplo da aplica o de uma fonte de tens o equivalente no local do defeito F Essa fonte de tens o equivalente a nica tens o activa do sistema alimentado por um transformador com ou sem tomadas de regula o de tens o em carga Todas as outras tens es activas do sistema foram assumidas como nulas Assim a rede de alimenta o da Figura 3 8 representada pela sua impe
45. gt sim 27 ma Cabo da Rede gt Sim gt gt 2 1 ZC 1 min gt gt 20 1 Ret 2 52 5 de BT ZC 0 max ZC 0 min ZQC 0 max E ZQn 0 ZQC 0 min A S C lculo pw C lculo EP C lculo ZTC 1 max d X a gt Sim ZTK 1 ZTK 0 im ZC 1 max ZC 1 min ZTC 1 min Transf MT BT ZTn 0 a 2 0 ZC 0 min ZTC 0 max ZTC 0 min Nao Calculo do paralelo NA das impedancias de 90 curto circuito C lculo e existi 10 1 e existiro C lculo CABOS C lculo ZGC 1 min Geradores na Sim gt gt ZGK 1 ZGK 2 Coane Sim ZC 1 max ZC 1 min ZzGC 2 max BT ZGK 0 ZGn 0 2 0 ZC 0 min ZGC 2 min na BT ZGC 0 max ZGC 0 min N C lculo do paralel lculo do paralelo N o lt gt Sim gt das imped ncias de E curto circuito AR 1 existir C lculo C lculo lt Motores D Sim ZM 1 E ZC 1 max gt ZMC 1 max Assincronos ZC 1 min ZMC 1 min Na p MS C lculo do paralelo N o GS eee das impedancias de y curto circuito p C lculo PASS 5 DM ZSC 1 max p 2 C lculo C lculo ZSC 1 min Sim 75 1 ZS 2 META Sim ZC 1 max ZC 1 min ZSC 2
46. i depende portanto de p com R X cos raz o caracter stica do respectivo circuito 20 Curto Circuitos Figura 3 4 Desenvolvimento do curto circuito sim trico 16 Figura 3 5 Desenvolvimento do curto circuito assim trico 16 R O factor ez inversamente proporcional ao amortecimento da componente cont nua da corrente de curto circuito determinado pelas 2065 R L ou R X 3 3 2 Curto circuito pr ximo dos alternadores Current Top envelope d c component of the short circuit current Bottom envelope Figura 3 6 Evolu o da corrente de curto circuito quando o defeito ocorre perto dos alternadores 15 Desenvolvimento da corrente de curto circuito 21 A componente alternada sim trica da corrente de curto circuito vai diminuindo desde a corrente inicial sim trica de curto circuito at a corrente de curto circuito permanente Este decrescimento deve se variac o no tempo da react ncia das m quinas sincronas e sua influ ncia na variac o da imped ncia vista do local de defeito 17 Quando o defeito ocorre nas imediac es do alternador de alimentac o do circuito a variac o na imped ncia do gerador neste caso a imped ncia dominante amortece o curto circuito O fen meno transit rio que se desenvolve nestas condic es complicado devido a variac o da forca electromotriz resultante do curto circuito Por simplicidade a forca electromotriz considera
47. kA kGmax 3 ZGK 1 eq 43 ZGK 1 eq XU 0 95 x 0 4 x 10 Is min n 28 15 kA 43 x ZGK 1 eq vV3x ZGK Deq Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo Imax Tmax Ikormax Ikmax 105 93 KA Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo min Temin 1 Ikemin 93 72 B 4 2 Curto Circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax Rede Transformadores MT BT RQT 1 max XQT 1 max 0 12 1 02 0 98e 3 8 2 1 70 Lormax Kor X V2 X Ijormax 179 58 Geradores a Produzir na BT RGK 1 eq L 0 15 17 Kg 1 02 0 98e X 0 1 64 Kg X 2 72 39 kA Lomax Ipormax IpGmax 251 96 kA B 4 3 Curto Circuito Fase Fase Inicial 5 Rede Transformadores MT BT Cmax Un ie 64 79 kA IZQT 1 max ZQT 1 max 1 k2QTmax 107 B 57 B 58 B 59 B 60 B 61 B 62 B 63 B 64 B 65 B 66 B 67 B 68 108 Exemplo Teste 1 Cmin X U I20Tmin or 56 78 kA B 69 IZQT 1 min ZQT 1 min 5 Geradores a Produzir na BT Cmax Un Iy 23 78 k2omax ZGK eq 26 2 64 kA B 70 Cmin Un I in 21 51 kA koomin 20 2 64 kA B 71 Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo I zmax Ii ormax Ik2cmax 88 57 72 Curto circuito
48. mbolo Valor Unidade Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica Siomax 500 MVA Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica Skomin 350 MVA Tens o Nominal Ung 15 kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia Ro Xo 0 1 Raz o entre a React ncia e a Imped ncia Xo Zo 0 995 Transformadores MT BT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Spr 800 kVA Tensao Estipulada MT 15 kV Tens o Estipulada BT Uriv 0 4 kV Tens o de Curto Circuito Estipulada Ukr Perdas Totais Corrente Estipulada Pret kW Tipo de Ligacao Imped ncia do Neutro Terra Zn 0 Q Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa Ro Ra 1 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa 0 95 Regulac o de Tens o tpr 2 5 25 Geradores a produzir na BT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Sic 1000 kVA Tens o Estipulada 400 V Regulac o de Tens o 0 5 25 Factor de Pot ncia Estipulado COS 0 8 React ncia Subtransit ria Longitudinal Saturada xi 0 15 p u React ncia Subtransit ria Transversal Saturada 0 19 React ncia Inversa Saturada X 2 0 19 p u React ncia Homopolar X o 0 02 p u Tipo de Y Imped ncia do Neutro a Terra Zn 0 Q 103 Imped ncias de Curto Circuito do Equipamento El ctrico B 3 Imped ncias de Curto Circuito do Equipament
49. s Grupo s de Socorro interligado s ao QGE xxiii xxiv Cap tulo 1 Introduc o Neste cap tulo ser feita uma introduc o ao presente trabalho por forma a explicitar o enquadramento do projecto os seus objectivos e a estrutura adoptada na sua elaborac o 1 1 Enquadramento Este trabalho de dissertac o em Engenharia Electrot cnica e de Computadores foi realizado no mbito de uma parceria entre a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto FEUP e a empresa FASE Estudos e Projectos S A FASE A FASE Estudos e Projectos S A fundada em 1979 baseia a sua estrat gia de actuac o na oferta de um servico global de engenharia e arquitectura Mediante a adequada combinac o de conhecimentos t cnicos metodologias e experi ncia assegura aos seus clientes a satisfac o optimizada das suas necessidades e os benef cios decorrentes do apoio de uma das maiores empresas nacionais de engenharia Tal facto plenamente demonstrado pelo seu vasto curr culo que inclui in meras realizac es de grande complexidade e dimens o designadamente em termos de infra estruturas edif cios e ind stria Presentemente disp e de aproximadamente 340 colaboradores qualificados e especializados nas v rias reas em que actua assegurando ainda o acompanhamento da evoluc o tecnol gica atrav s de uma actualizac o permanente Uma vez que este trabalho envolveu soluc es desde a m dia tens o at ao quadro geral de entrada QGE de
50. se pois clarificar o mbito das solu es electrot cnicas contempladas por cada programa de fabricante por exemplo que tipo de autoproduc o ligado a um certo quadro el ctrico de PT permite considerar bem como a comodidade e clareza de utilizac o e a qualidade e diversidade de resultados oferecidos Assim recorrendo a tais ferramentas ser efectuado o dimensionamento de instalac es el ctricas com caracter sticas que incluem todo o tipo de equipamento acomod vel O objectivo consiste pois em comparar as diversas ferramentas inform ticas relativamente aos resultados obtidos e em rela o s suas potencialidades limita es na integra o de diferentes configura es e tipos de fontes de alimenta o cargas no esquema unifilar da respectiva instala o el ctrica 2 2 Ferramentas Inform ticas Ap s uma pesquisa no mercado nacional e internacional relativa s ferramentas inform ticas anteriormente referidas e analisando cada uma delas seleccionaram se as mais completas fundamentadas em normas e de aquisi o gratuita sendo que a escolha recaiu sobre as desenvolvidas pelas empresas Schneider Electric ABB SIEMENS 2 2 1 My Ecodial L 3 4 O My Ecodial L 3 4 foi desenvolvido pela empresa Schneider Electric um software que realiza eficazmente os c lculos de dimensionamento de instala es el ctricas complexas de BT em edif cios do sector terci rio e industrial Optimiza a escol
51. sistemas com o neutro ligado terra conduz a resultados ligeiramente mais elevados que os valores reais das correntes de curto circuito Esse desvio depende da configurac o da respectiva rede Excepto em casos especiais a imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia zero referente ao local de defeito difere das imped ncias de curto circuito para os sistemas de sequ ncia positiva e negativa 3 5 3 Correntes de curto circuito m ximas No c lculo das correntes de curto circuito m ximas necess rio introduzir as seguintes considerac es e factor de tens o Cmax de acordo com a Tabela 3 1 p g 29 deve ser aplicado na aus ncia de um padr o nacional e Escolher a configura o do sistema e a maxima contribui o das centrais de produc o e redes de alimentac o que levem ao m ximo valor da corrente de curto circuito no local do defeito e Quando a imped ncia equivalente 2 imped ncia de curto circuito da Rede utilizada para representar as redes externas a imped ncia equivalente de curto circuito m nimo deve ser usada que corresponde corrente de curto circuito m xima proveniente da contribuic o dos alimentadores da rede e contribui o dos motores ass ncronos deve ser inclu da e resist ncia das linhas R linhas a reas e cabos devem ser introduzidas temperatura de 20 C 3 5 4 Correntes de curto circuito minimas No c lculo das correntes de curto circuito m nimas
52. u React ncia Homopolar X o 0 02 p u Tipo de Y Imped ncia do Neutro a Terra Zn 0 Q Transformadores BT MT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Spr 1250 kVA Tensao Estipulada MT 15 kV Tens o Estipulada BT Uriv 0 4 kV Tens o de Curto Circuito Estipulada Ukr 6 Perdas Totais Corrente Estipulada Pret 9 5 kW Tipo de Ligacao Y D Imped ncia do Neutro a Terra Zn 0 Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa Ro Ra 1 Imped ncias de Curto Circuito do Equipamento El ctrico 113 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa X p Xq 0 95 Regulac o de Tens o 2 5 25 Tomadas de Regulac o em Carga Sim C 3 Imped ncias de Curto Circuito do Equipamento El ctrico 765 1 765 1 765 1 zali 265 1 ZGS 1 ZGS 1 ZTS 1 ZTS 1 ZTS 1 MT 211 zT 1 21 1 21 1 QGE Figura C 2 Esquema unifilar de imped ncias para os sistemas de sequ ncia positive 1 e negativa 2 2000 3ZGSn 0 3ZGSn 0 3ZGSn 0 3ZTSn 0 3ZTSn 0 3ZTSn
53. um valor inicial at zero 12 Valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito valor de pico ij o m ximo valor instant neo da corrente ap s o in cio do curto circuito e indicado por um valor de pico Varia de valor conforme o momento em que ocorre o curto circuito 14 Corrente sim trica de curto circuito cortada I valor eficaz de um ciclo da componente alternada sim trica no instante da separac o dos contactos do aparelho de corte 12 Corrente de curto circuito permanente o valor da corrente de curto circuito sim trica que persiste depois de terem desaparecido todos os fen menos transit rios 14 Factor de tens o c raz o entre a tens o equivalente da fonte de alimentac o e a tens o estipulada do sistema dividida por 3 151 3 3 Desenvolvimento da corrente de curto circuito R AA c Zsc B Figura 3 1 Diagrama simplificado da rede 16 Analisando a Figura 3 1 pode se considerar de uma forma simplificada que uma rede el ctrica constitu da por uma fonte de energia AC um interruptor uma imped ncia Zsc que representa a imped ncia equivalente referente a todas as imped ncias a montante do interruptor e uma imped ncia de carga Z Numa rede real a imped ncia da fonte de alimentac o composta de todas as imped ncias a montante do curto circuito incluindo se for o caso diversas redes de diferentes n veis de tens o e a s rie dos cabos de ligac o com di
54. 0 2680 765 0 765 0 275 0 275 0 275 0 3ZTn 3ZTn 3ZTn 3ZTn MI kl zo 210 210 zr o QGE Figura C 3 Esquema unifilar de imped ncias para o sistema de sequ ncia zero 0 C 3 1 Rede ZQ 1 max 0 495 0 C 1 XQ 1 max eens 0 4925 1 V1 0 12 2 1 1 0 1 0 04925 3 114 ZQ 1 max 0 04925 j0 495 01 Cmin X Ungo _ 1x 15 x 10 S 350 x 106 kQmin ZQ 1 min 0 6429 ZQ 1 min 0 6429 XQ 1 min 0 6397 01 RQ 1 min XQ 1 min x 0 1 0 06397 0 ZQ 1 min 0 06397 j0 6397 0 C 3 2 Transformadores MT BT Uf _ 6 04x 103 7 1 E D 109 S 100 800 x 103 0 012 0 Par 6 10 0 4 103 1 832 800 103 2 0 0015 0 XT 1 JZT 1 1 0 01191 0 3 Urr 28 100 800 103 100 0 75 196 T uy Jug Up 5 9529 96 095 0 95 x 105 0 9631 EA 1 06xuy 1 0 6x5 9529 RTK 1 RT 1 x 0 001445 0 XTK 1 XT 1 x 0 01147 0 RTK 0 RTK 1 x 1 0 001445 XTK 0 XTK 1 x 0 95 0 01089 0 RTK 1 eq RTK 1 4 0 0003612 0 Exemplo Teste 2 C 4 C 9 C 10 C 11 C 12 C 13 C 14 C 15 C 16 C 17 C 18 C 19 Imped ncias de Curto Circuito do Equipamento El ctrico 1 XTK
55. 1 4 0 002867 0 2 1 0 0003612 j0 002867 0 RTK 0 eq RTK 0 4 0 0003612 0 0 XTK 0 4 0 002723 0 ZTK 0 eq 0 0003612 j0 002723 0 3xZ 0 0 C 3 3 Rede Transformadores MT BT U 15 t 37 5 Urriy 0 4 1 1 RQ 1 max at RTK Deq 0 0003962 T 1 XQT 1 max XQ 1 max XTK Deq 0 003217 ZQT 1 max 0 0003962 j0 003217 01 1 RQT D min RQ 1 min x RTK 1 eq 0 0004067 0 T 1 XQT 1 min 0 1 x 7 XTK 1 eq 0 003322 0 T ZQT 1 min 0 0004067 j0 003322 01 C 3 4 Geradores a Produzir na MT XGS 1 x x Ure _ 0 15 x 0 024 0 O RGS 1 0 15 x XGS 1 0 0036 0 ZGS 1 0 0036 j0 024 01 2 2 Ur X 0 a 0 XGS 2 0 19 ox os 0 0304 0 C 20 C 21 C 22 C 23 C 24 C 25 C 26 C 27 C 28 C 29 C 30 C 31 C 32 C 33 C 34 C 35 C 36 115 116 RGS 2 0 15 XGS 2 0 00456 ZGS 2 0 00456 j0 0304 9 C 3 5 Transformadores BT MT Ukr x 6 15x 10 ZTS 1 Eu D 54 100 1250x103 10 8 0 Perr _ 9 5 10 x 15 x 103 RTS 1 RET so 1 1250 103 1 368 0 XTS 1 JZTS 1 RTS 1 10 7130 0 ZTS 1 1 368 j10 7130 0 9 5 103 Urr so 100
56. 1 min ZQT 1 min Exemplo Teste 3 D 36 D 37 D 38 D 39 D 40 D 41 D 42 D 43 D 44 D 45 D 46 D 47 Curto Circuitos Motor Ass ncrono Cmax Un it 0 73 kA 2 1 ZM 1 Ik2mmax Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo Tomax 1 2 Ik2mmax 12 67 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo 1 zmin Ik2min 10 53 KA D 4 4 Curto Circuito Fase Fase M ximo Pico J 2max Rede Transformadores MT BT 1 0 22 v2 x 20 24 56 Motor Assincrono Ip2Mmax Ky X V2 x Ik2mmax 1 34 kA Ipzmax Ip2QTmax Ip2Mmax 25 90 kA D 4 5 Curto Circuito Fase Fase Terra Inicial Rede Transformadores MT BT IkEZEQTmax X Cmax X Un 1 1 x 20 1 ZQT 1 max x ZTK 0 eq ZOT 1 max x ZTK 0 eq 14 90 kA IkEZEQTmin X Cmin X Un 70 1 ZQT Dmin x ZQT 1 min ZQT 1 min x ZTK 0 eq ZQT 1 min x ZTK 0 eq 13 36 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 1 g2emax IkE2Emax IkEZEQTmax 14 90 131 0 48 0 49 0 50 0 51 0 52 0 53 0 54 0 55 0 56 132 Exemplo Teste 3 Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo min Tee2emin 2 13 36 kA D 57 D 4 6 Curto Circuito Fase Fase Terra M ximo Pico I5gz
57. 15 0 XT 1 JZT 1 1 0 01191 0 3 Urr FX 100 zc gi X 100 0 75 96 rT uy Vur upr 5 9529 96 095 0 95 x 0 9631 1 06xug 1 0 6x5 9529 RTK 1 RT 1 x Kp 0 001445 XTK 1 XT 1 x 0 01147 0 RTK 0 RTK 1 x 1 0 001445 2 XTK 0 XTK 1 x 0 95 0 01089 RTK 1 eq RTK 1 4 0 0003612 0 1 XTK 1 4 0 002867 ZTK 1 eq 0 0003612 j0 002867 0 RTK 0 eq RTK 0 4 0 0003612 Q XTK 0 eq XTK 0 4 0 002723 01 ZTK 0 eq 0 0003612 j0 002723 0 Exemplo Teste 1 B 8 B 9 B 10 B 11 B 12 B 13 B 14 B 15 B 16 B 17 B 18 B 19 B 20 B 21 22 23 24 Imped ncias de Curto Circuito do Equipamento El ctrico 3xZ 0 0 B 3 3 Rede Transformadores MT BT U 15 t 37 5 Urriy 0 4 1 1 RQ 1 max at RTK Deq 0 0003962 T T XQT 1 max XQ 1 max m XTK Deq 0 003217 ZQT 1 max 0 0003962 j0 003217 0 1 RQT D min RQ 1 min x RTK 1 eq 0 0004067 0 T 1 XQT D min XQ min x 7 XTK Deg 0 003322 0 r ZQT 1 min 0 0004067 j0 003322 01 B 3 4 Geradores a produzir na BT 2 2 n XG 1 x 0 15 x 0 024 SrG 1000 103 RG 1 0 15 x XG 1 0 0036 01 s Cmax 0 4 x 103 1 05 Kea ks CN
58. 18 XM 1 0 2783 0 1 V1 042 RM 1 0 42 XM 1 0 1169 0 ZM 1 0 1169 j0 2783 0 D 4 Curto Circuitos D 4 1 Curto Circuito Trif sico Inicial Sim trico 1 Rede Transformadores MT BT T _ CmarX n _ 105x042x10 _ na ZQT 1 max vV3x ZQT max Cmin X U 0 95 x 0 42 103 12 16 kA x ZQT 1 min IZQT 1 min D 22 D 23 D 24 D 25 D 26 D 27 D 28 D 29 D 30 D 31 D 32 D 33 D 34 D 35 129 130 Motor Assincrono Cmax 1 05 x 0 42 x 10 0 84 kA 11 IkMmax Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo lkgrmax 14 63 KA Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo Ikmin Temin Ikgrmin 12 16 kA D 4 2 Curto Circuito Trifasico Sim trico M ximo Pico pmax Rede Transformadores MT BT 1 V 0 27 XQT 1 max Kor 1 02 0 98e 8 0 1 45 X 2 Ikormax 28 35 Motor Assincrono 1 02 0 98 3 8 1 30 Ipmmax X V2 X umas 155 Ipmax 29 90 kA D 4 3 Curto Circuito Fase Fase Inicial Rede Transformadores MT BT Cmax Un B kA 207 7 ZQT 1 max ZQT 1 max ka Cmin X U mnooo 10 53 kA ZQT
59. 250 0kVA 400V 50Hz P3500 kVA U 400 V vr 68 e TA os Ikmax 6 2 77 GBT P1 5 1b 721 7 A 1 F 5 0m dU 0 13 E 5 Om dU 0 12 s Ph 1x150 0 Cobre e Ph 2x 185 0 Cobre a Mot N 1x150 0 Cobre N 2x 185 0 Cobre Ll PE 1x35 0 Cobre PE 1x35 0 Cobre 7B Carga Geral NSX400F 400 00 A NS800N 800 00 A Q1 Micrologic 2 3 Micrologic 5 0 78 Tomadas Uso Geral 1 0 5 1 2 Im lsd 2 5xIr Ikmax 8 12 E Ilumina o id de Condensed e NS NE SO de 5 00 5 CTZOT T06 00 A Ir 1 00xIn Ir 0 80xIn ir 10 0 A ir 3 0 A ir 100 0 A Im sd 800 A Im isd 1250 A milsd 85 A Im isd 26 A 159 850 A E 5 0m dU 0 27 E 5 0m 4U 0 10 E 5 0m dU 0 17 E 5 0m dU 0 06 E 5 0m 4U 0 02 Ph 1x18 0 Cobre os Ph 1x35 0 Cobre Ph 1x1 5 Cobre Ph 1x1 5 Cobre Ph 1x25 0 Cobre N 1x18 0 Cobre N 1x35 0 Cobre N 1x1 5 Cobre N 1x1 5 Cobre Bs 1 BCS kA PE 1x16 0 Cobre PE 1x1 5 Cobre PESIX1 5 Cobre PE 1x25 0 Cobre GVTRS 150 00 A Ikmin 3 13 ikmin 4 39 4 45 00 kvar RS150 Ls id 3 12kA x7 id 1 39kA lkmax 3 40 R10 pop Im 100 5 A 1307 A CD DAE MS ial Nee total 3 dU total 0 30 ssico E 5 0m 4U 0 18 1 Ikminz0 81 Ph 1x25 0 Cobre Es PE 1x25 0 Cobre dU total 0 24 x5 18 2 97 dU total 0 56 x Biblioteca dos macro componenies x Fontes 0 00 3 Transformadores Barramentos Diversos Sa das 3 Y Desenhos Car
60. 55 71 Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 2 325700 ka Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo l kE2bEmin 29 48 Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico 2 68 14 kA i Curto circuito Fase Terra Inicial Maximo 1 31 61 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo Fkimin 28 63 kA Curto circuito Fase Terra M ximo Pico 66 17 kA Guardar Resultados Figura 4 30 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos QGE 4 1 6 Fluxogramas do Programa Desenvolvido A Figura 4 31 e a Figura 4 32 ilustram os fluxogramas referentes ao algoritmo de c lculo implementado no calcicc O fluxograma da Figura 4 31 expl cita o processo de determina o das imped ncias de curto circuito dos diversos equipamentos que constituem a instalac o Quanto ao fluxograma da Figura 4 32 descreve o processo de c lculo das correntes de curto circuito no QGE A Figura 4 33 ilustra o organigrama que explicita o modo de funcionamento do calcicc 72 Ferramenta de C lculo SS In cio SS E C lculo C lculo C lculo BAS lculo o lculo lt Rede de MT D Sim 9 20 1 Sim 3 ZC 1 max gt ZQC 1 max b ys ZQ 1 min ZC 1 min ZQC 1 min gt 12 12 2 C lculo NET C lculo et edisti
61. 5540 1 Urm 1 Zu x X Srm 3 24 onde U m a tens o estipulada do motor Liu a corrente estipulada do motor Srm a pot ncia aparente estipulada do motor Sym N m COS Prm 15 a raz o entre a corrente de arranque e a corrente estipulada do motor Os dados necess rios para o c lculo da imped ncia Zy Ry jX devem ser obtidos da chapa de caracter sticas do respectivo motor ou fornecidos pelo fabricante 31 40 Curto Circuitos Se a raz o Ry Xm for conhecida a react ncia Xy pode ser determinada pela seguinte express o Zm VIF 3 29 As seguintes relac es podem ser utilizadas com suficiente precis o Ry Xy 0 10 com 0 995Zy para motores de m dia tens o com uma pot ncia P y por par de p los gt 1 MW Ry Xy 0 15 com 0 989Z y para motores de m dia tens o com uma pot ncia P por par de p los 1 MW Ru Xm 0 42 com Xy 0 922Z y para motores de baixa tens o Para o c lculo das correntes de curto circuito os motores ass ncronos s o substitu dos pelas suas imped ncias Zy para o sistema de sequ ncia positiva e negativa 3 5 6 C lculo das correntes de curto circuito 3 5 6 1 Generalidades 244 NEC 1279 2000 Unbalanced short circuit current Three phase short circuit current Figura 3 23 Gr fico que permite determinar o tipo de curto circuit
62. 7759 x 107 X 100 0 76 T uy Jug Up 5 9517 96 C 3 6 Grupos de na MT Une S Us 1 xy uxrl X sin Pra 15 x 108 0 4x 10 1 05 nS 4002 15 x 103 1 0 15 0 05952 x sin cos 0 8 RS 1 x RGS 1 x t2 RTS 1 6 4043 0 XS 1 x XGS 1 x t2 XTS 1 44 2821 0 RS 2 x RGS 2 x t2 RTS 2 7 7488 0 XS 2 x XGS 2 x t2 XTS 2 53 2455 0 RS 1 eq RS 1 3 2 1348 XS 1 eq XS 1 3 14 7607 0 ZS 1 eq 2 1348 14 7607 0 Exemplo Teste 2 C 37 C 38 C 39 C 40 C 41 C 42 C 43 C 44 C 45 C 46 C 47 C 48 C 49 C 50 C 51 C 52 Imped ncias de Curto Circuito do Equipamento El ctrico RS 2 eq RS 2 3 2 5829 XS 2 eq 5 2 3 17 7485 ZS 2 eq 2 5829 j17 7485 01 C 3 7 Grupos de Produc o MT Transformadores 1 RST 1 RS 1 eq 7 RTK 1 eq 0 001879 0 T 1 XST 1 XS 1 eq x 5 XTK Deq 0 01336 0 T ZST 1 0 001879 j0 01336 0 1 RST 2 RS 2 eq x RTK 1 eq 0 002198 Q T 1 XST 2 XS 2 eq x XTK Deq 0 01549 0 y ZST 2 0 002198 j0 01549 9 C 3 8 Rede Grupos de Produc o na MT Transformadores MT BT 205 1 ZQ 1 max ZS 1 eq RQS 1 max 0 04835 XQS 1 max 0 4767 ZQS 1 min ZQ 1 min ZS 1 eq
63. 9 e Figura 3 22 a corrente inicial sim trica de curto circuito calculada com as correctas imped ncias do gerador e do grupo de produc o em s rie com a imped ncia da linha 2 R jX As imped ncias de curto circuito para os exemplos da Figura 3 19 e Figura 3 22 podem ser obtidas pelas seguintes 55065 Zk Zon Z Ke Re Z 3 30 Zk Zs Z Ks t 7 Zruv 21 3 31 Para curto circuitos trif sicos alimentados por redes n o emalhadas com na Figura 3 24 a contribuic o para o valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito valor de pico de cada ramo pode ser expressa pela seguinte equac o ip 2 3 32 O factor k que traduz o decaimento da componente cont nua da corrente de curto circuito para a raz o R X ou X R obtido pela Figura 3 27 ou calculado pela express o seguinte k 1 02 0 98e 37 3 33 44 Curto Circuitos IEC 1287 2000 Figura 3 27 Varia o do factor em fun o da raz o R X ou X R 15 Nas equac es 3 32 e 3 33 presumido que o curto circuito surge quando a tens o passa pelo valor zero e i alcancado aproximadamente depois de um meio ciclo 10 ms 3 ip O valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito valor de pico total no local onde surgiu o defeito F alimentado por fontes de alimenta o n o emalhadas de acordo com a Figura 3 24 a soma das correntes de curto circuito parciais 1 A raz o
64. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Desenvolvimento de uma Ferramenta de Apoio ao Projecto de Instalac es El ctricas BT Andr Quintino Alves Pereira VERSAO FINAL Dissertac o realizada no mbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrot cnica e de Computadores Major Energia Orientador Prof Doutor Artur Manuel de Figueiredo Fernandes e Costa Co orientador Eng Victor Paulo Barreira Ribeiro Julho de 2011 O Andr Quintino Alves Pereira 2011 Resumo Este documento corresponde ao relat rio de dissertac o do Desenvolvimento de uma Ferramenta de Apoio ao Projecto de Instalac es El ctricas BT no mbito do projecto final do Mestrado Integrado em Engenharia Electrot cnica e de Computadores Major Energia da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto O dimensionamento de correntes de curto circuito um procedimento que para al m de assumir alguma complexidade bastante moroso e trabalhoso pois envolve a realizac o de numerosos c lculos Surge ent o a necessidade de desenvolver uma aplicac o inform tica capaz de dimensionar as correntes de curto circuitos de forma autom tica permitindo optimizar o tempo de elaborac o de um projecto el ctrico Este documento descreve o processo de elaborac o desse software tendo abordado todos os tipos de curto circuitos possiveis e considerados pelas normas da Comiss o Electrot cnica Internacional iii Abstract This document corre
65. N de Transformadores MT BT Adicionar Remover Figura 4 14 Grupo Transformadores PT s Tabela 4 7 Op es do grupo Transformadores PT s Grupo Transformadores PT s Op o Descri o Permite predefinir o n mero total de Transformadores N de Transformadores MT BT MT BT a instalar no sistema Geradores na BT N de Geradores Adicionar Remover Figura 4 15 Grupo Geradores na BT Tabela 4 8 Opc es do grupo Geradores na BT Grupo Geradores na BT Opc o Descric o N de Geradores Permite predefinir o n mero total de geradores a produzir na BT Software Desenvolvido 61 Motores de Motores Ass ncronos Adicionar Remover Figura 4 16 Grupo Motores Tabela 4 9 Opc es do grupo Motores Grupo Motores Opc o Descric o N de Motores Permite predefinir o n mero total de motores ass ncronos a serem Assincronos alimentados pelo QGE Em cada um dos grupos apresentados anteriormente depois do utilizador definir atrav s das caixas de texto o numero de equipamentos a incluir no sistema deve clicar no botao Adicionar para que estes sejam efectivamente desenhados na folha de desenho ver Figura 4 17 ch Editar Dimensionar ea Esquema Unifilar REDE Fontes de Alimentac o T 9 Y Rede de MT Rede de BT Rede c Autoproduc
66. NUAL DE UTILIZACI N 2002 SIEMENS SIMARIS design 4 1 basic Manual do Usu rio 2008 J P T Saraiva Dimensionamento e Protec o de Canaliza es El ctricas em Baixa Tens o 2000 J P S Paiva Redes de energia el ctrica uma an lise sist mica Lisboa IST Press 2005 L M V Pinto T cnicas e tecnologias em instalac es el ctricas Porto CERTIEL Associa o Certificadora de Instala es El ctricas 2000 M A Matos Introdu o ao C lculo de Curto Circuitos Trif sicos Sim tricos pela Norma CEI 909 1996 L M V Pinto MGCALC 2 ed ed S l Merlin Gerin 1996 O Guthmann Manual de instalac es el ctricas vol 6 ed Porto Ordem dos Engenheiros Regi o Norte 1982 IEC 60909 0 Short circuit currents in three phase a c systems Part 0 Calculation of currents ed 1 0 2001 B de Metz Noblat F Dumas and C Poulain Calculation of short circuit currents 2005 C Moreira An lise de Curto Circuitos Sim tricos 2009 2010 IEC TR 60909 1 Short circuit currents in three phase a c systems Part 1 Factors for the calculation of short circuit currents according to IEC 60909 0 ed 2 0 2002 efacec 2011 01 de Abril EFACEC DT Transformadores de Distribuic o de Energia Transformadores em Stock Available http web efacec pt apps tdt tdt php Schneider Electric 2011 01 de Abril Products and Services gt MV Distribution E Energy Automation gt MV Transformers gt Mine
67. Pico Rede Grupos de Produc o na MT Transformadores MT BT lIpgzEQsTmax Kesr X 2 IkezEQSsTmax 200 13 C 124 Rede Transformadores MT BT IpgzEQrmax Kor X V2x Ikg2EQTmax 199 89 kA C 125 Grupos de Produc o MT Transformadores MT BT Ipezestmax X V2 X Ijgzgsrmax 91 91 kA C 126 2 lpg2kEQsTmax 200 13 127 Curto Circuitos 4 7 Curto Circuito Fase Terra Inicial 1 Rede Grupos de Produc o MT Transformadores MT BT X Cmax Un i o AAA 79 00 kA asrmax 7 ZQST 1 max ZQST 2 max ZTK 0 eq Ka V3 x Cmin X U IkigsTmin 69 98 kA ZQST 1 min ZQST 2 min ZTK 0 Rede Transformadores MT BT 43 x U 0 LA 78 82 kA IZQT 1 max ZQT 1 max ZTK 0 eq V3 X Com XU IkigTmin 69 72 kA IZQT 1 min ZQT 1 min ZTK 0 eq Grupos de na MT Transformadores MT BT x cu X U Te DELL 22 82 kA 25 1 ZST 2 ZTK 0 eq Cmin X Un ne 20 64 kA 25 1 ZST 2 ZTK 0 eq lastmin Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo 79 00 Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo 11 min Ikimin lkigsrmin 69 98 kA C 4 8 Curto Circuito Fase Terra M ximo Pico l 1max Rede Grupos de na MT Transf
68. T e Interligar a rede de MT em paralelo com grupos de geradores a produzir na BT autoproduc o por exemplo co gerac o e dimensionamento das correntes de curto circuito n o entra em considera o com a influ ncia dos motores alimentados e Quanto aos dispositivos de manobra comando e protec o est o naturalmente vinculados marca Schneider Electric 8 Ferramentas de Apoio ao Projecto de Instalac es El ctricas de BT 2 2 2 ID Spec Large 3 1 O ID Spec Large 3 1 tamb m desenvolvido pela empresa Schneider Electric um software de suporte ao desenho de instalac es el ctricas esquema unifilar de MT e BT para o sector industrial e terci rio Reduz o tempo de concepc o do projecto el ctrico mediante a optimizac o do respectivo desenho garantindo qualidade atrav s da comparac o de poss veis soluc es orientadas a efici ncia energ tica ao comprimento dos condutores el ctricos que constituem os diversos circuitos para reduzir as quedas de tens o e optimizac o da distribuic o das fontes de pot ncia e cargas mediante o respectivo centro de cargas 3 Comparativamente ao que se fez com My Ecodial L 3 4 para analisar o comportamento do ID Spec Large 3 1 e avaliar as suas potencialidades limitac es recorreu se ao mesmo para dimensionar a instalac o el ctrica que se apresenta na Figura 2 2 C Exemplo_ID Spec_La mcm Ficheiro E
69. Y Geradores na MT Geradores na BT Em Grupos de Produ o na MT Y N de Grupos de Produc o 3 N de Geradores 3 N de Transformadores BT MT 3 1 5 Transformadores PT s 9 EI N de Transformadores MT BT 4 1 Geradores na BT QGE N de Geradores Adicionar Remover Motores emo O Figura 5 9 Exemplo Teste 2 Rede de MT socorrida pelos Grupos de Socorro a produzir na MT Rede c Socorrido 5 2 3 Resultados Obtidos com o calcicc Curto circuitos Sim tricos Assim tricos jm Tipo de Alimentac o Rede Grupo s de Socorro Correntes de Curto Circuito no QGE Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo 75 08 ka Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo l kmin 65 93 ka Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 180 15 Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo 2 65 kA curto circuito Fase Fase Inicial Minimo rk2min 5707 kA Curto circuito Fase Fase M ximo Pico Ip2max 155 97 ka Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo l kE2Emax 834 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo l kE2Emin 74 63 kA Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico IpEZEmax 200 13 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo l kimax 79 kA L Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo Fkimin 69 98 ka Curto circuito Fase Terra M ximo Pico Ipimax 189 56 ka Figura 5 10 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE c
70. a aproximadamente igual imped ncia de sequ ncia positiva independentemente de o curto circuito ser pr ximo ou afastado dos alternadores Portanto na equac o 3 35 poss vel admitir que Zo Zi S durante o per odo transit rio ou permanente que a imped ncia Z diferente de Za se o curto circuito for pr ximo dos alternadores ver Figura 3 23 Note se que a imped ncia de neutro n o influencia o valor da corrente de curto circuito uma vez que a componente homopolar nula O valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito fase fase valor de pico pode ser expressa pela seguinte equac o ip2 SRV 3 36 O factor k depende da configurac o do sistema Por uma quest o de simplificac o permitido usar o mesmo valor de k que foi utilizado para o curto circuito trif sico sim trico E eec A Mus n i Quando 2 Za O valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito fase fase ij menor do que o valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito trif sico sim trico ij como demonstrado na equac o 3 37 gt bp 3 37 46 Curto Circuitos 3 5 6 4 Curto Circuito Fase Fase Terra Figura 3 29 Curto circuito fase fase terra 16 Para calcular as correntes iniciais sim tricas de curto circuito necess rio distinguir as correntes Io ver Figura 3 29 Em curto circuitos afastados dos alternadores 202 aproximadamente igual a Zq
71. a o do transformador t U ruyy Uyrrv 38 Curto Circuitos T IEC 1282 2000 Figura 3 22 Curto circuito alimentado por um grupo de gerador e transformador com ou sem tomadas de regulac o de tens o em carga 15 O factor de correcc o K deve ser aplicado s imped ncias do grupo de produc o para o sistema de sequ ncia positiva e negativa Tamb m deve ser aplicado imped ncia do grupo de produc o para o sistema de sequ ncia zero excepto se presente imped ncia de ligac o do neutro do transformador terra 3 5 5 6 Grupos de Produc o sem Tomadas de Regulac o de Tens o em Carga No c lculo das correntes de curto circuito de grupos de sem tomadas de regulac o de tens o em carga a seguinte express o deve ser utilizada para determinar a imped ncia de curto circuito referida ao secund rio do transformador ver Figura 3 22 Zso Kso t 26 2 3 21 com o factor de Cmax 1 xg sin pre Uno U c 1 pc Urrmy Kso x 1 pr x 3 22 onde Zso a imped ncia correcta do grupo de produ o sem tomadas de regula o de tens o em carga referida ao lado de alta m dia tens o do transformador Ze a imped ncia subtransit ria do gerador Z Kg Rg jX7 sem o factor de correc o 2 imped ncia do transformador referida seu lado de alta m dia tens o sem factor de correc o
72. a l kQmax kA Corrente M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica l kQmin kA Tens o Estipulada UnQ kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia RQ XQ Raz o entre a React ncia e a Imped ncia XQ ZQ Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa R 0 R 1 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa X 0 X 1 Imped ncia do Neutro a Terra Zn Cancelar Dados de preenchimento obrigat rio Figura 4 20 Caracter sticas da Rede de BT Em relac o a Rede de BT para al m dos dados igualmente requeridos para a Rede de MT o utilizador tera de facultar os dados relativos as raz es R o R 1 X 0 X1 a Zn Transformador es MT BT Relativamente aos transformadores MT BT o utilizador pode optar por preencher todos os dados manualmente ou realizar uma pesquisa numa base de dados e escolher o equipamento pretendido Para efectuar uma pesquisa ter de clicar no bot o lt Pesquisar da Figura 4 21 resultando no acesso ao painel da Figura 4 22 64 Transformador MT BT Ferramenta de C lculo Transformador MT BT N 1 y lt Pesquisar Fabricante Pot ncia Aparente Estipulada SrT kva Tens o Estipulada MT UrTHV kv Tens o Estipulada BT UrTLV kV Tens o de Curto Circuito Estipulada ukr Perdas Totais Corrente Estipulada PkrT kw Tipo de Liga o DYn m Imped ncia do Neutro Zn a
73. a 3 1 p g 29 referido tens o nominal da rede interligada ao lado de BT do transformador a react ncia do transformador em xr 02 5 7 U a tens o de opera o mais elevada antes de surgir o defeito M todo de c lculo 33 10 a corrente de operac o mais elevada antes de surgir o defeito pt o ngulo de desfasamento da corrente em rela o tens o simples de uma fase antes de surgir o defeito O factor de correcc o tamb m deve ser aplicado as imped ncias de curto circuito para os sistemas de sequ ncia negativa e zero do transformador quando se pretende determinar curto circuitos assim tricos No entanto em relac o a imped ncia do neutro terra do transformador Zy deve ser introduzida como 3Zy no sistema de sequ ncia zero sem multiplicar por qualquer factor de correcc o Na construc o do esquema unifilar equivalente para estudos de curto circuitos referente aos sistemas de sequ ncia positiva negativa e zero necess rio analisar a configurac o dos enrolamentos e o tipo de ligac o do neutro terra dos transformadores A Figura 3 17 e a Figura 3 18 mostram os esquemas equivalentes para os sistemas de sequ ncia positiva e zero dos v rios tipos de configurac o de enrolamentos e tipo de ligac o do neutro terra que os transformadores de dois enrolamentos podem assumir No Transformer Positive sequence system Zero sequence system KtZ1
74. a de sequ ncia positiva Z R jX pode ser calculada a partir dos dados do cabo condutor como as sec es transversais e raios Por vezes poss vel estimar as imped ncias para o sistema de sequ ncia zero atrav s das raz es Rio R e X oy X O valor das impedancias 21 e Z oy de cabos de baixa tens o e alta tens o dependem das t cnicas nacionais e normas Valores padr o podem ser obtidos da norma IEC 60909 2 de livros ou ainda dos pr prios fabricantes 14 23 28 Para temperaturas acima de 20 deve se aplicar a equac o 3 6 3 5 5 4 Geradores 5 5 Alternadores Quando se pretende calcular correntes inicias sim tricas de curto circuito em sistemas alimentados directamente de geradores aus ncia de unidades de transformadores por exemplo em instala es industriais ou em instala es de BT ver Figura 3 19 a imped ncia seguinte deve ser utilizada para o sistema de sequ ncia positiva Zer Kg X 26 Ko Ro 3 15 M todo de c lculo 35 com o factor de correcc o Un Cmax Kg X SUMUS 1 Sin 3 16 Cmax O factor de tens o de acordo com a Tabela 3 1 p g 29 U a tens o nominal do sistema U a tens o estipulada do gerador 2 correcta imped ncia subtransit ria do gerador 2 a imped ncia subtransit ria do gerador para o sistema de sequ ncia positiva Z Rg rg ngulo
75. a m quina s ncrona e respectiva react ncia subtransit ria transversal valores saturados Imped ncia de curto circuito para sistemas trif sicos de corrente alternada Imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia positiva Imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia negativa Imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia zero Rendimento de um motor ass ncrono Factor para o calculo de i ngulo de fase desfasamento da corrente em relac o tens o Temperatura do condutor em graus Celcius no final da durac o do curto circuito Imped ncia de curto circuito da Rede Imped ncia de curto circuito de um Cabo Condutor Soma das imped ncias de curto circuito da Rede e respectivo Cabo Condutor Imped ncia de curto circuito de um Transformador com factor de correcc o Soma das imped ncias de curto circuito de um Transformador e respectivos Cabos Condutores Imped ncia de curto circuito de um Gerador com factor de Soma das imped ncias de curto circuito de um Gerador e respectivo Cabo Condutor xxi Zosrc Iporc este Ipsrc rr Ikastc Iposrc koc Tuc Impedancia de curto circuito de um Motor Assincrono Soma das impedancias de curto circuito de um Motor Assincrono e respectivo Cabo Condutor Impedancia de curto circuito de um Grupo de Producao Soma das impedancias de curto circuito de um G
76. a mesma forma que os geradores a produzir na MT com a excep o de que os geradores a produzir na BT n o pertencem a nenhum grupo de produ o pois o grupo de produ o neste caso o pr prio gerador ver Figura 4 26 68 Ferramenta de C lculo Cs Gerador N 1 Modelo Fabricante Pot ncia Aparente Estipulada IWA ajuda Tens o Estipulada UG Regula o de Tens o pG Factor de Pot ncia Estipulado cosorG React ncia Subtransit ria Longitudinal Saturada React ncia Subtransit ria Transversal Saturada React ncia Inversa Saturada React ncia Homopolar Tipo de Ligac o Imped ncia do Neutro Terra Dados de preenchimento obrigat rio Figura 4 26 Caracter sticas do geradores a produzir na BT Motores Ass ncronos 4 Motor Ass ncono 91 S aaa Motor Ass ncrono N 1 X lt Pesquisar Modelo gt Guardar Fabricante Pot ncia Estipulada Tens o Estipulada Rendimento Estipulado nr Factor de Pot ncia Estipulado cosprm Raz o entre a Corrente de Arranque e Estipulada ILR IrM Velocidade Estipulada nr Par de P los P Dados de preenchimento obrigat rio Figura 4 27 Caracter sticas dos motores ass ncronos Para os motores ass ncronos o utilizador tamb m pode optar por preencher todos os dados manualmente ou realizar uma pesquisa numa base de dados e escolher o equipamento Software Desenvolvido 69 pretendido ver
77. alente da rede Zot para o sistema de sequ ncia positiva referida ao lado de BT do transformador determinada por cUno 1 1 7 Xx Uo s 3 2 onde Ung a tens o nominal do sistema no ponto Q Iko a corrente inicial sim trica de curto circuito no ponto Q Sky pot ncia inicial sim trica de curto circuito no ponto Q c o factor de tens o referido a tens o Ung t a raz o de transforma o estipulada quando o comutador das tomadas de regula o de tens o em carga est na posi o principal M todo de c lculo 31 Una ha t Figura 3 15 Esquema unifilar da rede de alimenta o em s rie com um transformador 15 gt TLVK Se 01 2 226 Zu Zi K Figura 3 16 Modelo equivalente da rede de alimenta o em s rie com um transformador 15 Se n o for conhecido com rigor o valor da resist ncia da rede pode ser substitu do por Ry 0 1 x onde X 0 995 x Zo O valor das correntes inicias sim tricas de curto circuito e Ikqmin OU das pot ncias inicias sim tricas de curto circuito Skomax e Skomin devem ser fornecidos pelo distribuidor de energia ou adequadamente calculados segundo a norma IEC 60909 0 Em casos especiais a imped ncia de curto circuito da rede para o sistema de sequ ncia zero deve ser considerada dependendo da configurac o dos enrolamentos e do tipo de ligac o do neutro dos transfo
78. alimenta o do QGE requeridas A ferramenta de c lculo desenvolvida determina valores m ximos m nimos e de pico das correntes de curto circuito As correntes de curto circuito m ximas permitem determinar o poder de corte da aparelharem de protec o e as correntes de curto circuito m nimas permitem determinar a sua sensibilidade de actua o perante o aparecimento de um defeito na instala o el ctrica 93 94 Conclus es Uma vez que a aplica o desenvolvida permite a qualquer altura alterar a configura o das fontes de alimenta o do QGE assim como as propriedades de todos os equipamentos que constituem o esquema unifilar da instala o el ctrica ela tamb m habilita o projectista rapidamente a efectuar sucessivas simula es para um mesmo problema para determinar a melhor configura o de fontes de alimenta o tendo em conta o valor das correntes de curto circuito e a fiabilidade na alimenta o das cargas criticas Quanto base de dados do programa foi inclu da a possibilidade de acrescentar novos itens pelo utilizador n o limitando este a uma determinada marca de equipamentos el ctricos como tamb m era objectivo inicial do trabalho O software foi implementado de modo a oferecer uma interface simples e apelativa ao utilizador realizando os c lculos de forma autom tica exigindo unicamente a defini o da configura o da rede e as propriedades dos equipamentos aspecto que tamb m se pensa ter
79. amentos fin PN Iniciar grins 2 Pesquisar na Base de Dados Padrao ou do Utilizador Introduzir os Dados Manualmente Guardar Projecto Dimensionar as Correntes de Curto Circuito no QGE Guardar Relat rio Final 4 Sair do 2 Programa eras Alterar as x E Caracter sticas Configura o da 408 Rede 5 Equipamentos Figura 4 33 Modo de funcionamento do calcicc 4 2 Conclus es O calcicc determina curto circuitos sim tricos e assim tricos m ximos e m nimos no quadro geral de entrada em edif cios do sector terci rio e industrial Permite inserir in meras configurac es de fontes de alimentac o na instalac o el ctrica nomeadamente e Rede de MT e Rede de BT e Rede de MT em paralelo com Grupos de Produ o a produzir na MT e Rede de MT socorrida por Grupos de Socorro a produzir na MT e Rede de MT em paralelo com Geradores a produzir na BT e Rede de MT socorrida por Grupos de Socorro a produzir na BT e Rede de BT socorrida por Grupos de Socorro a produzir na BT Relativamente a cargas o calcicc permite introduzir motores ass ncronos alimentados pelo QGE No c lculo das correntes de curto circuito m ximas este considera a contribuic o dos respectivos motores Os formul rios de definic o das caracter sticas dos equipamentos el ctricos permitem inserir os dados manualmen
80. ar esquemas unifilares de forma muito intuitiva Em rela o a fontes de alimenta o este possui a rede fornecedor de energia subesta o existente a rede subestac o existente socorrida por grupos de socorro a produzir na BT e fontes de alimentac o do tipo UPS No que diz respeito a cargas o ID Spec Large 3 1 det m cargas do tipo aquecimento fornos etc AVAC iluminac o motores cargas gerais sem designac o especifica tomadas processos refrigerac o ar e soldadura Durante a elaborac o do respectivo esquema unifilar da instalac o el ctrica o utilizador pode alterar os dados de cada componente tais como tens es estipuladas pot ncias de curto circuito pot ncias consumidas e geradas opcional regimes de neutro comprimento dos condutores factores de pot ncia e de utilizac o das diversas cargas n vel de criticidade de cada carga mediante as quatro opcoes referenciadas na Tabela 2 1 Ferramentas Inform ticas 9 Tabela 2 1 N veis de criticidade das cargas no programa ID Spec Large 3 1 4 Cargas que podem ser desligadas a vontade para Desconect vel manutenc o ou ap s uma interrupc o do fornecimento normal Cargas necess rias para o funcionamento do edif cio ou Carga que permite longas interrupc es processo mas que podem ser desligadas sem causar danos ou preju zos E 8 He Carga que s Cargas cuja uma interrupc o superior a alguns minutos permite
81. assim tricos e Quanto aos dispositivos do tipo quadros el ctricos disjuntores protec o comando bateria de condensadores UPS entre outros est o naturalmente vinculados marca Schneider Electric 2 2 3 DocWin 3 0 O DocWin 3 0 foi desenvolvido pela empresa ABB um software de c lculo e desenho que permite projectar uma instalac o el ctrica de uma forma f cil r pida e completa constitu do por diversos algoritmos de c lculo que t m como objectivo encontrar a melhor soluc o para redes complexas e gerar tabelas de dados sem renunciar elaborac o do tradicional esquema unifilar 5 Mais uma vez para analisar o comportamento DocWin 3 0 e avaliar as suas potencialidades limitac es recorreu se ao mesmo para dimensionar a instalac o el ctrica que se apresenta na Figura 2 3 Examinando a Figura 2 3 verifica se analogamente aos softwares anteriormente descritos que com DocWin 3 0 poss vel construir esquemas el ctricos facilmente Relativamente s fontes de alimentac o este permite integrar no respectivo esquema el ctrico a rede por si s transformadores de dois e tr s enrolamentos grupos de geradores a produzir na BT alimentando a instalac o el ctrica individualmente autoproduc o e fontes de alimentac o do tipo UPS Em rela o a cargas o DocWin 3 0 admite a integra o de cargas gen ricas sem designac o especifica motores e iluminac o Na construc o do respectiv
82. breves implica perdas de lucros e ou danos aos equipamentos interrup es e ou perda de material produzido ou mat ria prima 1 Cargas que n o devem ser interrompidas sob qualquer Sem interrup o circunst ncia e devem ser alimentadas por uma UPS A definic o destes tipos de criticidade para cada carga permite que o ID Spec Large 3 1 determine o grau de continuidade de servico perante falhas do equipamento de manobra assim como a forma construtiva e possibilidade de desconex o dos diversos quadros ou unidades funcionais que alimentam as cargas desde os respectivos quadros Pode se definir o n mero de horas de funcionamento por dia de cada carga factor que posteriormente permite calcular a energia consumida e perdas 4 entre outros Quanto aos resultados obtidos o ID Spec Large 3 1 permite Importar a planta da instalac o el ctrica em formato dwg onde posteriormente se colocam as cargas e equipamentos para o c lculo autom tico do comprimento dos condutores e o dimensionamento aproximado do equipamento Gerar o esquema unifilar da instalac o el ctrica automaticamente Visualizar o centro de cargas possibilitando o utilizador a alterar a posic o dos diversos equipamentos postos de transformac o quadros el ctricos cargas entre outros para obter uma melhor efici ncia energ tica Calcular automaticamente a pot ncia total a alimentar pelo s transformador es gr
83. conseguido satisfatoriamente A ferramenta desenvolvida det m pois todas as funcionalidades previstas com a adi o de mais uma referente contribui o dos motores ass ncronos para o valor das correntes de curto circuito que inicialmente n o tinha sido considerada Portanto pode se concluir que os objectivos do trabalho a que nos propusemos foram plenamente atingidos Importa ainda referir que todo o processo de elabora o deste trabalho contribuiu para um aprofundamento de conhecimentos do autor em rela o import ncia das correntes de curto circuito e aos procedimentos regulamentares para o seu c lculo A interac o com a realidade da vida profissional numa empresa com as complica es e dificuldades que o mundo actual do trabalho apresenta contribuiu tamb m para o desenvolvimento de uma melhor forma o como Engenheiro Como perspectivas de trabalhos futuros referentes ao tema e em continua o do trabalho desenvolvido sugere se adicionar ao software desenvolvido novas capacidades designadamente a considera o da contribui o para o valor das correntes de curto circuito de motores alimentados na MT motores s ncronos e baterias de condensadores Tamb m seria interessante melhorar o formato de apresenta o dos resultados finais incluindo a representa o do esquema unifilar da instala o el ctrica e os c lculos justificativos Noutra perspectiva seria interessante efectuar um estudo econ mico relativo a
84. cuito Em todos os formul rios correspondentes s caracter sticas dos equipamentos depois do utilizador preencher os dados requeridos deve clicar no Bot o OK para que as propriedades do equipamento em quest o sejam guardadas 4 1 5 Relat rio Final Depois de definidas as caracter sticas de todos os equipamentos el ctricos que constituem o esquema unifilar da instalac o el ctrica o utilizador pode finalmente proceder a obtenc o dos resultados das correntes de curto circuito no QGE Existem duas formas de conseguir os respectivos resultados e Aceder ao menu Dimensionar da Figura 4 3 e clicar sobre o submenu Calcular Curto Circuitos e Clicar no cone P da barra de ferramentas da Figura 4 3 Ap s o programa realizar o processo de c lculo ilustrado pelos fluxogramas da Figura 4 31 e Figura 4 32 surgir o formul rio de apresenta o de resultados da Figura 4 30 No exemplo utilizado para obter os resultados da Figura 4 30 a Rede est a funcionar em paralelo com o gerador Rede c Autoprodu o de maneira que os resultados obtidos s o a soma das correntes de curto circuito parciais dos dois ramos Para obter as correntes de curto circuito parciais de cada ramo individualmente o utilizador teria de clicar no bot o Cancelar da Figura 4 30 modificar a caixa de selec o situada no canto superior direito da Figura 4 5 para Rede c Socorrido e clicar no icone da barra de ferramentas da Fi
85. d ncia interna referida ao lado de BT do transformador e o respectivo transformador pela sua imped ncia referida tamb m ao seu lado de BT Admit ncias shunt por exemplo capacidade da linhas e cargas passivas n o s o consideradas quando se pretende calcular as correntes de curto circuito de acordo com a Figura 3 9 M todo de c lculo 25 Se n o existirem padr es nacionais adequado escolher a factor de tens o c de acordo com a Tabela 3 1 p g 29 considerando que a tens o mais elevada num sistema normal sem perturbac es n o difere em m dia mais do que aproximadamente 5 para sistemas de BT ou 10 para sistemas de alta m dia tens o da tens o nominal U Em relac o a todo o processo h vantagem em usar o sistema p u pois como dito o efeito de transformac o introduzido por eventuais transformadores existentes eliminado Neste caso favor vel tomar para unidades de base de tens o o valor estipulado para o ponto de curto circuito Apesar disso neste trabalho adoptou se sempre o sistema internacional 51 Non rotating load XXX RS RLY 7 Us t 1 k3 Non rotating load U IEC 1268 2000 Figura 3 8 Esquema unifilar do sistema 15 Fa Xa Q Ry Xi R F TIL INNAN cU tg i 01 IEC 1269 2000 Figura 3 9 Modelo equivalente do sistema o sistema de sequ ncia positiva 15 3 5 2 Aplicac o das componentes sim tr
86. da constante e a react ncia interna do alternador que varia react ncia do alternador adquire um valor mais alto em cada per odo ou seja a react ncia subtransit ria inferior react ncia transit ria que por sua vez inferior react ncia s ncrona do alternador O efeito sucessivo dessas tr s react ncias conduz a uma redu o gradual da corrente de curto circuito que a soma de quatro componentes como se pode observar pela Figura 3 7 presenca de uma componente aperi dica na corrente de curto circuito resultante da evoluc o da corrente no circuito indutivo faz com que esta apresente caracter sticas de assimetria nos instantes que se seguem ao aparecimento do defeito Definem se ent o tr s per odos relativos varia o no tempo da componente fundamental da corrente de curto circuito e Per odo subtransit rio 0 025 a 0 055 per odo inicial durante o qual a corrente de curto circuito diminui rapidamente de valor e Per odo transit rio 0 05s a 3s per odo seguinte correspondendo a uma diminui o mais lenta da corrente de curto circuito at ser atingido o valor permanente desta e Per odo permanente per odo em que a corrente de curto circuito apresenta o seu valor estacion rio Obviamente este per odo n o ser atingido dado que o tempo total de isolamento do defeito muito inferior 17 A forma de onda da corrente de curto circuito depende do valor da onda de tens o no instante em
87. de Socorro a produzir na MT Software Desenvolvido 59 MT Figura 4 10 Sistema de energia alimentado uma Rede de MT em paralelo Gerador a produzir na BT ES v 1 Ivi __ ES M ii Figura 4 11 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT socorrida por um Grupo de Socorro a produzir na BT REDE Figura 4 12 Sistema de energia alimentado por uma Rede de BT socorrida por um Grupo de Socorro a produzir na BT 60 Ferramenta de C lculo Definida a combinac o de fontes de alimentac o do sistema o utilizador pode preferir o n mero de equipamentos a instalar atrav s dos seguintes grupos de op es Grupos de Produc o na MT N de Grupos de Produc o N de Geradores de Transformadores BT MT Adicionar Remover Figura 4 13 Grupo Grupos de Produ o na MT Tabela 4 6 Op es do grupo Grupos de Produ o na MT Grupo Grupos de Produ o na MT Op o Descri o N de Grupos de Permite predefinir o n mero da grupos de produ o a instalar no Produ o sistema Permite predefinir o n mero total de geradores presentes em N de Geradores todos os grupos de produc o Permite predefinir o n mero total de transformadores elevadores N de Transformadores BT MT presentes em todos os grupos de produ o Transformadores PT s
88. de curto circuito do equipamento 28 353 051 REDO ELT 29 3 5 5 2 Transformadores see is 31 3 5 5 3 Cabos Condutores cecccceceree erre EE EELE Ar A nennen enne 34 3 5 5 4 Geradores S ncronos Alternadores 34 3 5 5 5 Grupos de Produ o com Tomadas de Regula o de Tens o em Carga 37 3 5 5 6 Grupos de Produ o sem Tomadas de Regula o de Tens o em Carga 38 3 5 5 7 Motores 39 3 5 6 C lculo das correntes de 40 3 5 6 1 enhn nnne 40 3 5 6 2 Curto Circuito Trif sico Sim trico 42 3 5 6 3 Curto Circuito Fase Fase Bif sico 44 3 5 6 4 Curto Circuito 46 3 5 6 5 Curto Circuito Fase Terra 47 3 6 5 e va diene EN EN Sa E d A EE ER PUE ES ROSE 48 Capitulo 4 dT 53 Ferramenta de Calcula A dit 53 1 Software Desenvolvido 53 A o A ins
89. de fase entre Lc U V3 x4 a react ncia subtransit ria do gerador em p u xy X7 Z onde Z 02 5 k3 U IEC 1281 2000 Figura 3 19 Curto circuito alimentado directamente por um gerador 15 O factor de correc o o c lculo da correcta imped ncia subtransit ria Z x deve ser introduzido porque a fonte de tens o equivalente cU 43 utilizada no lugar da tens o E ver Figura 3 20 jXa Lo U 1 Pre 1277 2000 Figura 3 20 Diagrama fasorial de um gerador s ncrono em condi es estipuladas 15 Os seguintes valores para as resist ncias fict cias devem ser utilizados o c lculo do valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito valor de pico com suficiente exactid o Rey 0 05 X4 para geradores U gt 1 kV e 5 gt 100 MVA Rey 0 07 para geradores com U gt 1 kV e 5 lt 100 MVA Rey 0 15 para geradores com U lt 1 36 Curto Circuitos Para al m do decaimento da componente aperi dica os factores 0 05 0 07 e 0 15 t m em considerac o o decaimento da componente alternada da corrente de curto circuito durante o primeiro meio ciclo depois do curto circuito surgir A influ ncia de varias temperaturas do enrolamentos no valor de n o considerada As imped ncias de curto circuito dos geradores para o sistema de sequ ncia negativa devem ser determinadas segundo a seguinte express
90. ditar Ver F ayout Ferramentas diagrama unifilar Par metros 7 4 ag 19 nn laz 3 9 aaa aa Solu o Relat rios __aaDiagrama unio 7 3 A Rete 3 Fomecedor de energ a E EDP amp Clique no bot o para activar a 15 kV 3 ferramenta de liga es 220 reev vy y y Gerad BT Fomecedor de energ a 117 kVA 3 Sn 1 200KVA E Transf Sn 160 kVA 15kV 400 V TNS LVWSO4 50 Subesta o existente spepoudoid sexy 106 kVA Sn 200 e Je u opun e ui 61 605 E VWS155 m g 8 8 on E 3 Sn 66 3 ues Tomadas Uso Geral 1x10 kVA 3kVA nA 5mn 3 FF 0 85 VWS06 5 m 5 Fonte de socorro Carga Geral lluminag o Aquec 706kVA 1 Quadro MT 5 F AA Motor Transformador e 663 kVA Quadros de Parciais CEP SUSAN 5 Me cis I fomos etc B2kVA 19kVA Proces refrig ai Soldadura kVA 0 85 PF 0 85 2 04 Schneider Pot ncia instalada 177 kVA Pot ncia requerida 106 kVA 506 Figura 2 2 Dimensionamento de uma instalac o el ctrica utilizado o ID Spec Large 3 1 painel de interactividade com o utilizador Observando esta figura pode se constatar tal como o My Ecodial L 3 4 que o ID Spec Large 3 1 permite elabor
91. duzir os dados do problema calcicc ver Figura 5 14 obtiveram se os resultados apresentados na Figura 5 15 Relativamente aos resultados obtidos manualmente mais uma vez s o id nticos aos adquiridos pelo calcicc o que implicou a omiss o da sua representac o repetida No entanto os c lculos manuais tamb m podem ser consultados no Anexo D Exemplo Teste 3 89 Ficheiro Editar Dimensionar Oe BN Ie Esquema Unifilar REDE Fontes de Alimentac o V Rede de MT Rede de BT Geradores na MT Geradores na BT Grupos de Produc o na MT T N de Grupos de Produc o 1 N de Geradores MT N de Transformadores BT MT Adicionar Remover Transformadores PT s Y 9 N de Transformadores MT BT 1 Geradores na BT QGE N de Geradores Adicionar Remover Motores N de Motores Ass ncronos 1 Figura 5 14 Exemplo Teste 3 exposto no calcicc 5 3 3 Resultados Obtidos com o calcicc Curto circuitos Sim tricos Assim tricos TA Le 15 jS Tipo de Alimentac o Rede Grupo s de Socorro Correntes de Curto Circuito no QGE Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo 14 63 Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo rkmin 1216 kA Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 29 9 ka Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo
92. e Instala es El ctricas de BT 5 2 1 NO pe Aie eMe 5 2 2 Ferramentas enses 6 2 2 1 My Ecodial LA a 6 PA ID Spec Large A IT 8 2 2 3 DocWim esce AA SA NAS pass tc 10 2 2 4 SIMARIS design 6 0 na 12 2 3 CONCLUS ES S do RR ei Re Re rk eres 13 eril 15 Curto Circuitos 55522555 5554224435 sede 15 3 1 81 9 9 0 a o rc 15 kie c M MM 16 3 3 Desenvolvimento da corrente de curto circuito 0 17 3 3 1 Curto circuito afastado dos alternadores 18 3 3 2 Curto circuito pr ximo dos 20 3 4 ConsideracOes eek ai oeste eine surra dae sw ue TET EE e ES E TREE 23 3 5 M todo de c lculo onere rere Sr err esee Stas sds SR RES FERRE esu Rr cha ces 24 3 5 1 Fonte de tens o equivalente no local de defeito 24 3 5 2 Aplica o das componentes sim tricas ccce eene 25 3 5 3 Correntes de curto circuito m ximas 27 3 5 4 Correntes de curto circuito 5 27 3 5 5 Imped ncias
93. e acordo com a norma IEC 60909 0 M todo de c lculo 29 e Comportamento subtransit rio dos geradores grupos de produc o e motores 18 Tabela 3 1 Factor de tens o tabela de acordo com a norma 60909 0 Factor de Tens o c para o C lculo de Tens o Nominal Correntes de Curto Circuito Correntes de Curto Circuito Un M ximas M nimas 1 Cmax Cmin Baixa Tens o BT 1 052 100 V a 1000 V 1 10 0 95 IEC 60038 tabela 1 M dia Tens o 1kVa35kV IEC 60038 tabela III Alta Tens o AT 35 IEC 60038 tabela IV 1 CmaxUn Nao deve exceder a mais alta tens o U para o equipamento de sistemas de energia 1 10 1 00 2 Se a tens o nominal definida como CmaxUn Um OU CminUn 0 90 x Um deve ser aplicado 3 Para sistemas de baixa tens o com uma toler ncia de 6 por exemplo sistemas entre os 380 V e 400 V 3 Para sistemas de baixa tens o com uma toler ncia de 10 Em redes de alimentac o transformadores linhas a reas cabos e equipamento similar as imped ncias de curto circuito para o sistema de sequ ncia positiva e negativa 540 iguais Za 20 A imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia zero Zo U o lo determinada assumindo que uma tens o alternada aplicada entre os tr s condutores em paralelo e a via de retorno por exemplo terra do sistema condutor de neutro bainhas dos cabos entre outras Neste caso as tr s c
94. e formul rio o utilizador dever facultar os dados relativos ao coeficiente de termoresistividade a 20 do material assim como a temperatura m xima em curto circuito que o isolamento suporta De seguida deve clicar no bot o OK para o valor da resist ncia temperatura m xima de curto circuito seja calculado e automaticamente transferido para o formul rio da Figura 4 28 Voltando a examinar a Figura 4 3 constata se que existem umas caixas de verificac o na folha de desenho do lado direito de cada cabo condutor Essas caixas de verificac o servem para o utilizac o activar ou desactivar a contribuic o do respectivo cabo condutor no c lculo das correntes de curto circuitos 70 Ferramenta de C lculo gt C lculo da Resist ncia Temperatura M xima em Curto Circuito CAEN Coeficiente de Termoresistividade a 20 a 1 Temperatura M xima em Curto Circuito 02 Coeficiente de Termoresistividade 20 do Cobre a 0 00395 C 1 Coeficiente de Termoresistividade 20 do Aluminio a 0 00380 C 1 Temperatura M xima em Curto Circuito PVC lt 300mm 2 82 160 C Temperatura M xima em Curto Circuito PVC 300mm 2 82 140 C Temperatura M xima em Curto Circuito XLPE PEX 82 250 C Temperatura M xima em Curto Circuito EPR 02 250 C Figura 4 29 Formul rio de ajuda ao c lculo da resist ncia do cabo condutor temperatura m xima de curto cir
95. ed ncia Zr Rr jXr Za 20 da imped ncia Z or Ror jX 0 r devem ser obtidos da chapa de caracter sticas do respectivo transformador ou fornecidos pelo fabricante 19 20 A tens o de curto circuito de transformadores interligados rede pode em casos especiais atingir valores de at 35 a tens o estipulada destes pode ser consideravelmente diferente da tens o estipulada da respectiva rede interligada e em muitos casos os transformadores s o equipados com tomadas de regula o de tens o em carga Portanto as imped ncias de curto circuito de transformadores com ou sem tomadas de regula o de tens o em carga e ligados rede devem ser multiplicadas por um factor de correc o obtido pela equa o 3 13 18 77 Zr 0 95 Tren 3 13 onde a react ncia do transformador em xr 02 5 7 Cmax O factor de tens o proveniente da Tabela 3 1 p g 29 referido tens o nominal da rede interligada ao lado de BT do transformador Este factor de correc o n o deve ser aplicado s imped ncias de curto circuito dos transformadores pertencentes a grupos de produc o Se as condic es de operac o a longo prazo da rede antes da ocorr ncia do curto circuito forem conhecidas com precis o a equac o 3 14 deve ser aplicada em substituic o da equacao 3 13 Kr Us E 22 09 1 xr 12 1 7 sin q CM onde Cmax O factor de tens o proveniente da Tabel
96. ed ncia do Neutro Terra Za 0 Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa Ro Ra 1 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa Xo Xa 0 95 Regulac o de Tens o 5 Motor Ass ncrono Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Estipulada 55 kW Tens o Estipulada Uru 400 V Rendimento Estipulado Ny 95 3 Factor de Pot ncia Estipulado COS Pry 0 86 Razao entre a Corrente de Arranque e Estipulada Ij Iu 7 9 Velocidade Estipulada ns 1480 rot min Par de P los 2 Imped ncias de Curto Circuito do Equipamento El ctrico 127 D 3 Imped ncias de Curto Circuito do Equipamento El ctrico zo 1 MT 2101 QGE ZM 1 Figura D 2 Esquema unifilar de impedancias para os sistemas de sequ ncia positive 1 e negativa 2 2010 MT 3ZTn 2700 ZM 0 Figura D 3 Esquema unifilar de imped ncias para o sistema de sequ ncia zero 0 D 3 1 Rede _ Cmax X Ung 11x 10x 103 ZQ 1 max EU 150x106 0 7333 D 1 xo 1 ZQ 1 max 0 7333 0 7297 9 max 0 Al 2 RQ 1 max XQ 1 max x 0 1 0 07297 D 3 ZQ 1 max 0 07297 0 7297 0 D 4 _ Cmin X U o _1 10 10 ZQ 1 min AA 9 D 5 kQmin 128 XQ 1 min 22200 0 9950 0 A Ro Xo v1 0 1 RQ 1 min XQ 1 min x 0
97. ente em relac o empresa projectista que elaborou o projecto entre outras Para evitar tais inconvenientes e com o intuito de optimizar o tempo de elaborac o dos respectivos projectos el ctricos algumas empresas de fornecimento de material el ctrico desenvolveram e foram aperfeicoando ferramentas inform ticas para efectuar os c lculos de dimensionamento de forma autom tica No entanto para o manuseamento destas necess rio ter um n vel de conhecimento adequando em mat ria de instala es el ctricas uma vez que por exemplo as mesmas sugerem op es de escolha e inser o de dados a que s um t cnico qualificado pode responder evitando futuros erros Entretanto e como previs vel atendendo a que as mesmas surgiram e foram desenvolvidas por casas fabricantes de equipamentos de manobra e protec o como instrumento de fideliza o tais ferramentas est o orientadas para a selec o e utiliza o de materiais e equipamentos desses pr prios fabricantes Tais ferramentas possuem tamb m certas limita es t cnicas que ser o aqui destacadas De facto e para melhor delimitar e especificar o presente trabalho propusemo nos estudar e comparar as principais aplica es inform ticas de projecto dispon veis no mercado oferecidas pelos fabricantes para auxilio ao projectista na elabora o de um projecto el ctrico 6 Ferramentas de Apoio ao Projecto de Instalac es El ctricas de BT A orienta o deste estudo prop s
98. es acedendo Software Desenvolvido 65 a caixa de selecc o das propriedades Modelo neste caso e de seguida preencher a caixa de texto localizada imediatamente a seguir Feita a escolha do equipamento pretendido o utilizador deve clicar no bot o OK para que as suas caracter sticas sejam automaticamente transferidas para o formul rio da Figura 4 21 Para remover um transformador da base de dados do utilizador este deve seleccionar o equipamento pretendido clicar no bot o Remover e de seguida confirmar a operac o O utilizador pode ainda a partir dos bot es gt Guardar e gt Alterar do painel da Figura 4 21 guardar um novo transformador ou alterar os dados dos transformadores da base de dados do utilizador Caso exista mais do que um transformador o utilizador deve clicar na caixa de selecc o situada no canto superior esquerdo do formul rio da Figura 4 21 escolher o transformador desejado e de seguida definir as suas caracter sticas Em rela o as raz es R o Rq X 0 Xa se n o for fornecida qualquer informa o por parte do utilizador o programa assume os valores por omiss o segundo as normas TR 60909 4 e IEC TR 60909 2 R p Raj 1 X o Xq 0 95 0 1 dependendo do tipo de ligac o dos enrolamentos do transformador Transformadore s BT MT Transformador BT MT N 1 MON Xx Transformador BT MT N 1 X lt Pesquisar Modelo gt Guardar Fab
99. ferentes secc es transversais e comprimentos Esta imped ncia igual imped ncia equivalente de Thevenin vista do ponto de curto circuito para montante No entanto se houver a jusante do ponto de curto 18 Curto Circuitos circuito outros geradores ou cargas capacitivas ou indutivas exemplo mais relevante de motores AC dai tamb m surgir o contribui es para o curto circuito Na Figura 3 1 quando o interruptor est na posic o de fechado e se n o ocorrer nenhum curto circuito a corrente de servico I flui atrav s da rede Por m quando ocorre um defeito entre os pontos e devido baixa imped ncia entre esses dois pontos surge uma elevada corrente de curto circuito que s limitada pela imped ncia Z A corrente que se desenvolve em condi es transit rias depende das react ncias X e das resist ncias R que constituem a imped ncia Zsc VR Em redes de distribuic o de energia a react ncia X wL normalmente muito maior do que a resist ncia R e a raz o R X est compreendida entre 0 1 e 0 3 Essa raz o praticamente igual a cos para valores baixos 7 X cosy gt cos o R VR X R X 16 O desenvolvimento da corrente de curto circuito depende da dist ncia entre o local onde ocorreu o defeito e os alternadores Essa dist ncia n o necessariamente f sica mas significa que as imped ncias dos alternadores 540 menores do que as imped ncias dos elementos entre o
100. gas Y Esquemas tipo C Horizontal 7 Visualizar em detalhe 4 Pronto Premir em FL para aceder ajuda Schneider 35 mm 40 mm Figura 2 1 Dimensionamento de uma instalac o el ctrica utilizado o My Ecodial L 3 4 painel de interactividade com o utilizador Depois de constru do o esquema el ctrico da respectiva instalac o el ctrica o utilizador pode alterar as propriedades da cada componente conforme o desejar nomeadamente pot ncias geradas e consumidas comprimentos dos condutores regimes de neutro tens es estipuladas propriedades espec ficas dos motores entre outras Quanto aos resultados obtidos o My Ecodial L 3 4 dimensiona automaticamente e A pot ncia a alimentar considerando factores de utiliza o e de simultaneidade e A sec o dos condutores que constituem os diversos circuitos e suas protec es calibre dos disjuntores fus veis e pot ncia que uma bateria de condensadores tem de possuir para efectuar a compensac o do factor de pot ncia a um valor predefinido pelo utilizador e As correntes de curto circuito m ximas e m nimas nos diversos n s da rede e E permite ainda visualizar unidades de curvas de disparo Relativamente as limitac es o My Ecodial L 3 4 n o permite e Integrar no esquema el ctrico fontes de alimenta o do tipo UPS 2 e interligar mais do que quatro transformadores paralelo 2 e A integra o de grupos de geradores a produzir na M
101. gmax Rede Transformadores MT BT Iyg2EQTmax X 2 1 2 30 64 0 58 Ipg2Emax 30 64 0 59 D 4 7 Curto Circuito Fase Terra Inicial 1 4 Rede Transformadores MT BT v3 Cmax X Un I 14 32 kA Herm IZor 1 max ZQT 1 max ZTK 0 eq ka D 60 43 x Cmin X U loud cc a 01248 0 61 70 1 ZQT 1 min ZTK 0 eq Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo 1 4max Ikimax liagrmax 14 32 D 62 Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo I74 Tagus Termin 12 73 kA D 63 D 4 8 Curto Circuito Fase Terra M ximo Pico lpimax Rede Transformadores MT BT Ip1Qgrmax Kor v2 x Iiiormax 29 46 kA D 64 Ipimax IpiQrmax 29 46 0 65
102. gura 4 3 Isso permitiria que o grupo de 5 Tipo de Alimentac o da Figura 4 30 fosse activado possibilitando o utilizador de escolher a que ramo que os resultados est o associados Depois do utilizador obter os resultados pretendidos pode guardar um relat rio final em formato txt onde estar o descritos os dados de definic o do projecto o valor das respectivas correntes de curto circuito no QGE e ainda a lista do material el ctrico envolvido assim como as suas caracter sticas ver Anexo A Para obter o referido relat rio o utilizador ter de clicar no bot o Guardar Resultados da Figura 4 30 e seleccionar o endereco pretendido Software Desenvolvido 71 Ap s guardar um projecto o utilizador pode alterar qualquer propriedade deste por exemplo as caracter sticas de equipamentos e ou tipos de fontes de alimentac o e de seguida voltar a calcular as correntes de curto circuito Curto circuitos Sim tricos Assim tricos cB Tipo de Alimentac o Rede Grupo s de Socorro Correntes de Curto Circuito no QGE Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo 30 72 Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo Fkmin 27 83 Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 64 33 Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo l k2max 26 6 ka Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo l k2min 244 kA Curto circuito Fase Fase M ximo Pico Ip2max
103. ha de equipamentos e auxilia na selec o dos dispositivos certos consoante as necessidades garantindo a qualidade da instala o e a seguran a das pessoas e materiais segundo as RTIEBT de salientar que o software foi comprovado pela UTE 1 Para analisar o comportamento do My Ecodial L 3 4 e avaliar as suas potencialidades limitac es recorreu se ao mesmo para dimensionar a instala o el ctrica que se apresenta na Figura 2 1 Examinando a Figura 2 1 verificar se que com My Ecodial L 3 4 poss vel construir esquemas el ctricos facilmente Relativamente a fontes de alimentac o este permite acomodar no respectivo esquema unifilar e Arede de BT e Transformadores MT BT PT s e A rede de BT socorrida por grupos de socorro a produzir BT e Transformadores MT BT PT s em paralelo com grupos de socorro a produzir na BT e Grupos de geradores a produzir na BT alimentando a instala o el ctrica individualmente autoproduc o e Bateria de condensadores Em relac o a cargas o My Ecodial L 3 4 admite a integrac o de cargas gerais sem designac o especifica motores iluminac o e tomadas de uso gerais Ferramentas Inform ticas 7 4 My Ecodial L Exemplo My Ecodial hil EES Ficheiro Editar Visualizar Rede C lculo Parametizar Ferramentas 2 n Oe 81241513 g 11 20 81 85 19 Grupo de Socorro 92 Alimenta o
104. ial Sim trico M ximo 74 81 KA Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo l kmin 65 56 ka Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 479 58 Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo Fk2max 64 79 Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo rk2min 5678 000 ka Curto circuito Fase Fase M ximo Pico Ip2max 155 52 ka Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 2 83128 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo l kE2Emin 74 45 kA Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico IpE Emax 499 89 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo 78 82 ka Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo Curto circuito Fase Terra M ximo Pico Figura 5 5 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Contribuic o da Rede de MT DU NM Tipo de Alimentac o O Rede Grupo s de Socorro Correntes de Curto Circuito no QGE Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo 31 12 Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo rkmin 28 15 kA Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 72 39 Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo lk2max 2378 k Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo rk2min ka Curto circuito Fase Fase M ximo Pico 2 55 31 ka Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 2 7537 ka Curto circuito Fase Fase
105. ic o da Rede de BT e respectivo cabo condutor para as correntes de curto circuito iniciais Contribuic o da Rede de BT e respectivo cabo condutor para o valor m ximo instant neo das correntes de curto circuito Contribuic o do s Gerador es na BT e respectivo s cabo s condutor es para as correntes de curto circuito iniciais Contribuic o do s Gerador es na BT e respectivo s cabo s condutor es para o valor m ximo instant neo das correntes de curto circuito Contribuic o do s Motor es Ass ncrono s e respectivo s cabo s condutor es para as correntes de curto circuito iniciais xxii Tomc Loi Ikasi pi pQi 1 681 Contribuic o do s Motor es Ass ncrono s e respectivo s cabo s condutor es para o valor m ximo instant neo das correntes de curto circuito Soma de todas as correntes de curto circuito iniciais parciais referentes a cada ramo interligado ao QGE Correntes de curto circuito iniciais referentes ao ramo da Rede interligada ao QGE Correntes de curto circuito iniciais referentes ao ramo do s Grupo s de Socorro interligado s ao QGE Soma de todos os valores m ximos instant neos das correntes de curto circuito parciais referentes a cada ramo interligado ao QGE Valores m ximos instant neos das correntes de curto circuito referentes ao ramo da Rede interligada ao QGE Valores m ximos instant neos das correntes de curto circuito referentes ao ramo do
106. icas Em sistemas trif sicos de corrente alternada o c lculo do valor das correntes resultantes de curto circuitos sim tricos e assim tricos simplificado pela utilizac o do m todo das componentes sim tricas A soluc o requer que o equipamento el ctrico tenha uma estrutura equilibrada por exemplo no caso de linhas a reas transpostas Por m os resultados obtidos suficiente exactid o mesmo para o caso de linhas a reas n o transpostas Usando este m todo a corrente em cada linha condutor encontrada pela decomposic o das correntes nos seguintes sistemas designados por componentes sim tricas e Sistema de sequ ncia positiva 11 e Sistema de sequ ncia negativa 12 e Sistema de sequ ncia zero 10 Considerando linha condutor L1 como refer ncia as correntes 1 1 1j e 1 s o obtidas por 26 Curto Circuitos E 1 12 amp 1 3 4 lia ta 1 MEUM RE M 3 a 2 j3v3 3 5 J Z T KKK 77 n 2 2 n S III IAS Figura 3 10 Imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia positiva Z 1 15 IEC 1271 2000 Figura 3 11 Imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia negativa Z 2 15 IEC 1272 2000 Figura 3 12 Imped ncia de curto circuito para o sistema sequ ncia zero Zco 15 Cada sistema trif sico sim trico tem a sua pr pria imped ncia A imped ncia de curto circuito para o siste
107. icionar Remover Figura 5 3 Exemplo Teste 1 Rede de socorrida pelos Grupos de Socorro a produzir BT Rede c Socorrido 5 1 3 Resultados Obtidos com o calcicc Curto circuitos Sim tricos Assim tricos o 8 Xx Tipo de Alimentac o Rede Grupo s de Socorro Correntes de Curto Circuito no QGE Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo l kmax 105 93 ka Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo rkmin 93 72 Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 251 96 Curto circuito Fase Fase Inicial Maximo l k2max 88 57 ka Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo l k2min 78 29 ka Curto circuito Fase Fase M ximo Pico Ip2max 210 83 ka Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 2 158 65 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo l kE2Emin 442 64 kA Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico IpEZEmax 375 21 ka Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo 1 117 72 Curto circuito Fase Terra Inicial M nimo rkimin 104 92 ka Curto circuito Fase Terra M ximo Pico 279 67 kA Figura 5 4 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE contribuic o da Rede de MT a funcionar em paralelo com os Geradores a produzir na BT Exemplo Teste 1 81 A esc Tipo de Alimentac o Rede Grupo s de Socorro Correntes de Curto Circuito no QGE Curto circuito Trif sico Inic
108. igura 3 20 Diagrama fasorial de um gerador s ncrono em condic es estipuladas 15 35 Figura 3 21 Esquemas unifilares equivalentes de geradores para o sistema de sequ ncia positiva negativa e zero 22 2 0 cece eee een heh eee hehehe 37 Figura 3 22 Curto circuito alimentado por um grupo de produc o gerador e transformador com ou sem tomadas de regulac o de tens o em carga 15 38 Figura 3 23 Gr fico que permite determinar o tipo de curto circuito que leva ao valor mais elevado da corrente de inicial sim trica de curto circuito no local de ocorr ncia do defeito quando o ngulo das imped ncias Z1 Z2 70 s o adeo GINE T CP 40 Figura 3 24 Exemplo de uma rede n o emalhada 15 41 Figura 3 25 Curto circuito trif sico sim trico 16 oooooooccooccconcnncncnnrononcnncnccnno no 42 Figura 3 26 Curto circuito trif sico sim trico no barramento i Zdef 0 para curto circuito franco 10 43 555 ran py rec XR E IRI aod xr valde es ia ii 42 Figura 3 27 Varia o do factor k em fun o da raz o R X ou X R 15 44 Figura 3 28 Curto circuito fase fase 16 44 Figura 3 29 Curto circuito 16 46 Figura 3 30 Curto Circuito Fase Terra Monof sico 16
109. imped ncias de curto circuito do equipamento el ctrico e a Tabela 3 3 descreve as f rmulas necess rias para o c lculo dos diferentes tipos de curto circuitos sim tricos e assim tricos O processo de c lculo implementado na ferramenta apresentada no Cap tulo 4 tem por base as express es da Tabela 3 2 e da Tabela 3 3 Tabela 3 2 S ntese de f rmulas para o c lculo das imped ncias de curto circuito do equipamento el ctrico Equipamento El ctrico Za 20 Zo ou CUng 1 1 Zo m H Rede alo U So U Za 20 1 Ro Xo S ntese 49 Tabela 3 2 S ntese de f rmulas para o c lculo das imped ncias de curto circuito do equipamento el ctrico Equipamento El ctrico Za 20 20 21 Ur 2 Para Transf 100 Syr 10 Cmax X U 0 Kr 0 95 Transformadores Ry krT PT Za 0 95X 423 T T 0 6 r S Para Transf Xp 22 R2 YZn 0 1X 1 23 3 x Ry 14 Cabos Condutores 2 5 Za z3x X 14 _ yn _ Xe X4 100 20130 SrG Za 005 Xj para geradores Substituindo a com U gt 1 por X 2 Sra 2 Se o valor de Ey 100 MVA X og for Za Geradores Ea Kg desconhecido S ncronos P Substituindo Un Cmax Ref 0 07 or ae Alternadores X
110. ion X a xj por Ure 1 x sinQrc para geradores 2 6 U gt 1 Sra lt 100 MVA Xe X 4 Rep 0 15x Xy 2 para geradores com U lt 1 kV Grupos de Produc o com Zs _ Une Urriv Tomadas de KA x Ze Zo Zo 02 02 Regula o de Zruv 7 Cmax EM Tens o em Carga 1 lx xp sin prg Grupos de Kso U U Produc o sem Zso E Tomadas de Kso t Zg Za Zo 5 Re TTHV Regulac o de Zruv pr Tens o em Carga rm 1 x Sin Prg 50 Curto Circuitos Tabela 3 2 S ntese de f rmulas para o c lculo das imped ncias de curto circuito do equipamento el ctrico Equipamento El ctrico 2 Zo Z o K Srm P rM COS Pry 2 1 0 TM B hr lu V3L y 1 E Sym Xm 2 V1 Ry Xy 0 10 com Xy 0 995Z y para motores de m dia tens o com uma Motores pot ncia P 4 por Assincronos par de polos gt 1MW Za 0 15 com Xy 0 989Z y para motores de m dia tens o com uma pot ncia por par de p los lt 1 MW Ru Xu 0 42 com Xy 0 922Z y para motores de baixa tens o S ntese 51 Tabela 3 3 S ntese de f rmulas para o c lculo dos diferentes tipos de curto circuitos sim tricos e assim tricos Tipo de Curto Circuito Iy Situa o Geral ip ip Curto Circuito Trif sic
111. itivos de manobra e protecc o em baixa tens o tens o e o factor de pot ncia em todos os pontos da rede considerando cargas trif sicas e monof sicas A pot ncia activa e reactiva requeridas em cada fonte de alimentac o A correcc o do factor de pot ncia A elevac o de temperatura em quadros de acordo com a norma 60890 a pot ncia dissipada de cada dispositivo automaticamente obtida pela base de dados interna do programa Oferece opc es de limitar o dimensionamento autom tico a determinados aspectos e alterar quaisquer selec es autom ticas feitas pelo programa Proporciona a possibilidade de ajustar as curvas de tempo corrente dos dispositivos de protecc o de baixa tens o auxiliando nos estudos de selectividade Efectua o dimensionamento t rmico dos condutores de acordo com diversas normas internacionais com a m xima queda de tens o permitida no final da linha opcional Permite a visualizac o das curvas tempo corrente energia espec fica passante e limitac o pico e possibilita o ajustamento de rel s visualizando os efeitos no diagrama tempo real 6 Para al m do dimensionamento t rmico dos condutores sempre efectuado e do dimensionamento para a m xima queda de tens o permitida no final da linha o DocWin 3 0 pode dimensionar os condutores para optimizar o rendimento econ mico da instalac o 12 Ferramentas de Apoio ao Projecto de Instala es El ctricas de BT dimensionamento eco
112. juda Dei5 X x 1 Definic o do projecto gt Desenho da rede 3 Sa da do projecto SIEMENS E o Biblioteca Favoritos Grafico simbolos g ima 9 Xx 3 10 Da m i Alimenta o do sistema Acoplamento ES aaa a 8 Quadro de distribui o awa temor ff 1102 Circuitos finais 1 7 o 5 e e ej 8 poppan ge IS NS modificar individualmente cada ey elemento ou posicionar os Sezione ET 3 gina elementos no seu diagrama 3385 2 1 Utilize a ferramenta de selec o para as a pues bas y Ay tiara Figura 2 4 Dimensionamento de uma instalac o el ctrica utilizado o SIMARIS design 6 0 painel de interactividade com o utilizador Quanto a resultados obtidos o SIMARIS design 6 0 dimensiona automaticamente e A pot ncia a alimentar considerando factores de utilizac o e de simultaneidade e pot ncia que uma bateria de condensadores tem de possuir para efectuar a compensac o do factor de pot ncia e A queda de tens o e a capacidade de condu o de corrente 12 no sistema e As correntes m ximas e m nimas de curto circuito em todos os nos da rede assim como as pot ncias activas reactivas e aparentes e Exibe as especifica es dos disj
113. lor dessas correntes de curto circuito e que foi implementada na respectiva ferramenta de c lculo Actualmente existem programas inform ticos desenvolvidos por empresas de fornecimento de material el ctrico que efectuam parte dos procedimentos que o autor aqui se prop e a implementar Contudo elas det m de algumas limita es que por vezes obriga o projectista a efectuar os c lculos manualmente O objectivo deste trabalho consistiu pois em desenvolver uma ferramenta que suprimisse todas essas limita es e se adaptasse s necessidades actuais da empresa Esta ferramenta ir portanto optimizar o tempo de elabora o do projecto el ctrico auxiliando o projectista na escolha do equipamento de protec o sem realizar qualquer tipo de c lculo manualmente 1 3 Estrutura da Disserta o Para al m deste cap tulo introdut rio este documento constitu do por mais cinco cap tulos No Cap tulo 2 apresentaram se algumas das ferramentas inform ticas de fabricante actualmente dispon veis de aux lio ao projectista na elabora o de um projecto el ctrico Fez se uma an lise comparativa entre as respectivas ferramentas verificando as suas potencialidades e limita es permitindo especificar melhor o porqu da elabora o do software desenvolvido pelo autor No Cap tulo 3 procedeu se ao estudo da metodologia de c lculo das correntes de curto circuito recorrendo a trabalhos j elaborados na rea e respeitando a
114. ma de sequ ncia positiva Zq referente ao local onde ocorreu o defeito F obtida de acordo com a Figura 3 10 quando um sistema sim trico de tens es com ordem de sucess o de fases de sequ ncia positiva aplicado no M todo de c lculo 27 local F e todas as m quinas s ncronas e ass ncronas s o substitu das pelas suas imped ncias internas A imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia negativa Z 2 referente ao local onde ocorreu o defeito F obtida de acordo com a Figura 3 11 quando um sistema sim trico de tens es com ordem de sucess o de fases de sequ ncia negativa aplicado no local F Os valores das imped ncias de curto circuito para o sistema de sequ ncia positiva e negativa diferem entre si s no caso de m quinas rotativas Quando se pretende calcular um curto circuito afastado dos alternadores geralmente admiss vel considerar que Za Zi A imped ncia de curto circuito para o sistema de sequ ncia zero 2 referente ao local onde ocorreu o defeito F obtida de acordo com a Figura 3 12 quando uma tens o alternada aplicada entre os tr s condutores da linha em curto circuito e a via de retorno por exemplo terra do sistema condutor de neutro bainhas dos cabos entre outras Na pr tica as linhas linhas a reas e cabos em redes de BT podem ser desprezadas para 05 sistemas de sequ ncia positiva negativa e zero Desprezar as capacidades de sequ ncia zero das linhas em
115. max E ZS 0 ZSn 0 i ZC 0 max ZC 0 min ZSC 2 min na MT ZSC 0 max ZSC 0 min N o P SN p E C lculo do paralelo Fim j N o qe Ke das imped ncias de lt A E curto circuito Figura 4 31 Algoritmo de c lculo das imped ncias de curto circuito do equipamento el ctrico implementado no calcicc Software Desenvolvido f AS In cio P C lculo Ais ZQTC 1 max di i m ZQTC 1 min gt 29 ZQTC 0 max ZQTC 0 min Calculo 1 l kQTCmin l k2QTCmax l k2QTCmin l kE2EQTCmax l kE2EQTCmin l k1QTCmax l k1QTCmin IpQTCmax Ip2QTCmax 2 IpfQTCmax Grupos de Produc o na MT 73 C lculo ZSTC 1 max ZSTC 1 min Sim ZSTC 2 max ZSTC 2 min ZSTC 0 max ZSTC 0 min Calculo l ksTCmax I kSTCmin k2STCmax k2STCmin P 2 5 l kE2ESTCmin P k1STCmax l k1STCmin IpSTCmax 25 IpE2ESTCmax 15 C lculo ZQSTC 1 max ZQSTC 1 min ZQSTC 2 max ZQSTC 2 min ZQSTC 0 max ZQSTC 0 min C lculo l kQsTCmax l kQSTCmin l k2QSTCmax l k2QSTCmin l kE2EQSTCmax l kE2EQSTCmin l k1QSTCmax l k1QSTCmin IpQSTCmax Ip2QSTCmax 2 5 Ip1QSTCmax E Dados Se existir ZQC 1 max Calculo
116. mec nicas de isolamento ou mesmo das canalizac es da aparelhagem associada e dos equipamentos 11 A determinac o de curto circuitos em determinados pontos da rede tem enorme import ncia no planeamento projecto e explorac o das instalac es ao permitir antever e prevenir as consequ ncias dos defeitos simulados Esse conhecimento possibilita a tomada das medidas necess rias para minimizar tais consequ ncias com a minima perturbac o possivel no sistema Isto inclui n o s a colocac o e regulac o de dispositivos que promovam a interrupc o dos circuitos defeituosos mas tamb m garantir que todos os componentes da rede percorridos pelas correntes de defeito possam suportar os seus efeitos enquanto estas persistem 12 Viabiliza tamb m o melhor estudo de selectividade das protec es 15 16 Curto Circuitos O tipo e caracter sticas t cnicas dos aparelhos de protecc o contra curto circuitos e a secc o dos condutores calculados com base no crit rio dos curto circuitos s o func o das correntes de curto circuito previsiveis Os aparelhos de protecc o habitualmente utilizados s o os corta circuitos fus veis ou fus veis e disjuntores 13 Genericamente a condic o de protecc o contra curto circuitos fica assegurada se a interrup o do circuito em defeito se efectuar num tempo total compat vel com as restri es t rmicas e electrodin micas das canaliza es e equipamentos a proteger e se o poder de corte do dispositi
117. n mico segundo a norma IEC 60287 3 2 As f rmulas os algoritmos e os dados utilizados permitem determinar as secc es econ micas dos condutores para uma determinada carga estabelecida 7 O c lculo das correntes de curto circuito tamb m efectuado para a fracc o da rede em m dia tens o embora o DocWin 3 0 n o dimensione os cabos de m dia tens o a imped ncia destes entra em considerac o no c lculo das respectivas correntes de curto circuito e no tr nsito de pot ncias A contribuic o das m quinas rotativas motores e geradores tamb m levada em considerac o O DocWin 3 0 possui tr s m todos de c lculo de correntes de curto circuito que o utilizador pode escolher livremente sendo eles o m todo das componentes sim tricas o m todo imposto pela norma 60909 1 redes industriais ou terci rias e o m todo imposto pela norma IEC 61363 1 instala es navais 7 O DocWin 3 0 dos softwares mais completos a n vel de dimensionamento de instalac es el ctricas do sector industrial e terci rio Apesar disso possui algumas limitac es importantes e Nao calcula correntes de curto circuito para o paralelo da rede com grupos de geradores por exemplo co gerac o e Nao permite a integra o de grupos de produ o a produzir em MT em paralelo com a rede e Os dispositivos do tipo quadros el ctricos disjuntores protecc o comando entre outros est o naturalmente vinculados marca ABB 2
118. nc o do tempo como sendo a soma alg brica das suas duas componentes iac e idc ig I sin wt a q Ri Igo lsin a q e L Fault initiation Figura 3 3 Representac o gr fica e decomposic o do curto circuito longe dos alternadores 16 No momento em que ocorre o defeito ou no momento em que se extingue no que diz respeito tens o da rede caracterizada pelo ngulo de desfasamento a A tens o pode portanto ser expressa como EV2 x sin wt a Implicando que o desenvolvimento da corrente seja obtido segundo a seguinte express o Ev2 R sin wt p sin a t 3 1 SC com as suas duas componentes sendo uma delas alternada com um desfasamento igual a em relac o tens o e a segunda aperi dica decaindo a zero quando t tende para infinito Os dois casos extremos da evoluc o da corrente de curto circuito est o representados pela Figura 3 4 e Figura 3 5 que apresentam para fins de simplicidade uma nica fase e tens o alternada Quando a p 1 2 o curto circuito diz se sim trico e pode ser definido _ 2 As Pp pi i ci i 77sinwt em que desde o momento de ocorr ncia do defeito at atingir o periodo 5 permanente permanece praticamente constante com o valor de pico igual a E Z c Para a 0 o curto circuito diz se assim trico e pode ser definido por Ev2 R i sin wt t 3 2 SC o valor inicial de pico
119. ncia Aparente Estipulada Spr 800 kVA Tensao Estipulada MT 15 kV Tens o Estipulada BT 0 4 Tens o de Curto Circuito Estipulada Ukr 6 Perdas Totais Corrente Estipulada Perr 6 kW Tipo de DY Imped ncia do Neutro Terra Zn 0 Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa R o Rq 1 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa 0 95 2 Regulac o de Tens o tp 2 5 25 Exemplo Teste 1 79 Geradores a produzir na BT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Srg 1000 kVA Tens o Estipulada 0 6 400 V Regulac o de Tens o tps 0 5 25 Factor de Pot ncia Estipulado COS 0 8 React ncia Subtransit ria Longitudinal Saturada 0 15 p u React ncia Subtransit ria Transversal Saturada Xg 0 19 p u React ncia Inversa Saturada X 2 0 19 p u React ncia Homopolar X 0 0 02 p u Tipo de Ligac o Y Imped ncia do Neutro Terra Za 0 Depois de introduzir os dados do problema calcicc ver Figura 5 2 e Figura 5 3 obtiveram se os resultados apresentados na Figura 5 4 Figura 5 5 e Figura 5 6 Os resultados da Figura 5 4 foram obtidos assumindo que a Rede de MT est a funcionar em paralelo com os Geradores a produzir na BT Rede c Autoproduc o ver Figura 5 2 por exemplo co gerac o Quanto aos resultados da Figura 5 5 e Figura
120. norma IEC 60909 0 padr o internacional para o c lculo de correntes de curto circuito em sistemas trif sicos de corrente alternada No Cap tulo 4 apresentada a ferramenta de c lculo desenvolvida denominada pelo acr nimo calcicc Pretendeu se demonstrar as potencialidades do software e a sua interac o com o utilizador No Cap tulo 5 fez se uma an lise comparativa dos resultados obtidos pela resolu o manual e com o programa desenvolvido de tr s exemplos teste Por fim demonstrou se a Estrutura da Dissertac o 3 aplicac o do software a uma situac o real para esclarecer sobre as suas potencialidades no auxilio ao projectista No Cap tulo 6 s o apresentadas as conclus es gerais do trabalho sendo tamb m feita uma refer ncia perspectiva de trabalhos futuros Cap tulo 2 Ferramentas de Apoio ao Projecto de Instalac es El ctricas de BT 2 1 Introduc o A elaborac o de um projecto el ctrico um processo moroso que envolve imensos procedimentos sendo o dimensionamento dos dispositivos de protecc o um dos mais importantes uma vez que est directamente relacionado com a explorac o segura da instalac o e consequentemente com a protecc o de pessoas Se os c lculos n o forem efectuados de forma sistem tica e objectiva podem surgir erros de c lculo que posteriormente poder o impor consequ ncias graves ao nivel de seguranca de pessoas custo da instalac o ou credibilidade por parte do cli
121. normes Nesse sentido dif cil encontrar o fluxo de carga que leva a um m ximo ou m nimo curto circuito em diferentes locais da rede Num determinado sistema existem tantas diferentes magnitudes de correntes de curto circuito como poss veis diferentes condi es de fluxos de carga em cada local Normalmente os casos extremos de fluxo de carga n o s o empiricamente conhecidos A norma 60909 0 recomenda portanto e descreve um m todo de c lculo com uma fonte de tens o equivalente cU V3 no local de defeito Este m todo um m todo aproximado sem condi es especiais de opera o O objectivo da norma determinar as correntes de curto circuito m ximas e m nimas com suficiente precis o principalmente tendo em considera o os aspectos de seguran a e na medida do poss vel aspectos econ micos Durante a fase de planeamento de uma rede as diferentes condi es de fluxos de carga s o desconhecidas Portanto a fonte de tens o equivalente cU V3 baseada na tens o nominal do sistema U e no factor de tens o c Cmax OU Cmin para o c lculo da m xima ou m nima corrente de curto circuito Esses factores c s o dados pela Tabela 3 1 A introdu o do factor c necess rio devido s seguintes raz es e A varia o da tens o depende do tempo e do local de ocorr ncia do defeito e Varia o das tomadas de regula o de tens o dos transformadores e Cargas e capacidades desprezadas para o c lculo d
122. nte de alimenta o no esquema da respectiva instala o el ctrica Apesar disso em relac o obtenc o de resultados quantitativos o ID Spec Large 3 1 e o DocWin 3 0 superam os restantes programas Relativamente ao c lculo de correntes de curto circuito contrariamente s restantes ferramentas o ID Spec Large 3 1 n o calcula curto circuitos m nimos assim como n o trata curto circuitos assim tricos No que diz respeito considerac o da contribuic o dos motores alimentados para o valor das correntes de curto circuito o My Ecodial L 3 4 n o goza dessa capacidade Embora os instrumentos testados sejam muito completos em relac o ao dimensionamento de instalac es el ctricas e proporcionem imensas possibilidades relativamente inserc o de dados escolha de equipamento e configura es da rede que constitui a instala o entre outras na elaborac o de alguns projectos el ctricos surgem configurac es em que n o possivel utiliz las para obter uma soluc o o que implica que os projectistas tenham de optar por realizar os c lculos manualmente para obter os resultados pretendidos de salientar que as empresas que desenvolveram as referidas ferramentas inform ticas est o constantemente a efectuar actualiza es que proporcionam um aumento das respectivas potencialidades Cap tulo 3 Curto Circuitos 3 1 Introduc o As redes de distribui o de energia el ctrica de BT poder o
123. o _ CU Sim trico Y3 Z k 1 02 098e73R X y cU a Curto Circuito Fase Fase Ke 112201 ij kv 21 20 Zo ii Ikg2E Curto Circuito Fase V3 3cUn Z o Logar KV BI Fase Terra 2 2 201 20 Za Zero Curto Circuito Fase 20 20 Ze ip1 AZ 52 Cap tulo 4 Ferramenta de C lculo Neste cap tulo ser apresentada a forma como foi desenvolvido o software de c lculo que servir de aux lio ao projectista na concep o de determinados tipos de projectos el ctricos Ser o ilustrados os diversos pain is de interacc o com o utilizador para uma melhor compreens o no manuseamento da ferramenta como por exemplo na inserc o de dados e obtenc o de resultados 4 1 Software Desenvolvido A ferramenta de c lculo referida adiante designada pelo acr nimo calcicc foi implementada na linguagem de programac o designada Lazarus Optou se por esta linguagem visto ser de aquisic o gratuita por ter como refer ncia na sua constituic o a linguagem de programac o denominada Delphi que orientada a objectos e com elevadas potencialidades e ainda por o autor deter alguns conhecimentos pr vios adquiridos durante a sua formac o acad mica realizada na FEUP O software foi implementado com o objectivo de criar uma interface simples e apelativa ao utilizador realizando os c lculos de forma autom tica e com rigor O
124. o El ctrico MT 20 1 ZG 1 zi ZG 1 26 1 zr 21 1 QGE 21 1 Figura B 2 Esquema unifilar de imped ncias para os sistemas de sequ ncia positive 1 e negativa 2 MT 3ZGn 20 0 3ZGn 3ZGn 26 0 26 0 3zm 3zm 180 26 0 3ZTn Figura B 3 Esquema unifilar de imped ncias para o sistema de sequ ncia zero 0 B 3 1 Rede _ X Uho 1 1x 15x 10 20 1 SU T 500 x 106 0 495 0 B 1 XQ 1 ZQ 1 max 0 495 0 4925 0 max 0 2 Hn Ro Xo v1 0 1 B 2 RQ 1 max XQ 1 max x 0 1 0 04925 B 3 ZQ 1 max 0 04925 j0 495 B 4 _ _ Cmin X 020 dx 15x10 ZQ 1 min CUR 350x106 0 6429 B 5 0 6429 0 6397 0 B 6 ZQ 1 min XQ 1 min A BolXoY V1 0 1 B 7 RQ 1 min XQ 1 min x 0 1 0 06397 104 ZQ 1 min 0 06397 j0 6397 0 B 3 2 Transformadores Ukr x Urriv Es 6 x 0 4 x 10 100 5 100 800x 103 7 1 0 012 0 Par 6 10 0 4 103 1 E 800 x 103 2 0 00
125. o afectados e podem funcionar normalmente ver Figura 5 1 Por m a aparelhagem de corte e protecc o de BT existente no mercado est limitada a um determinado valor de poder de corte valor esse que por vezes superado pelos elevados valores de correntes de curto circuito que surgem quando se opta por colocar o sistema de co gerac o a produzir na BT Elevados valores de correntes de curto circuito tamb m condicionam a seguranca das pessoas e a explorac o segura da instalac o Ao optar por instalar os grupos de socorro a produzir na m dia tens o envolve instalar transformadores elevadores por exemplo tr s transformadores BT MT de 1250 kVA e caso surja uma falha nos PT s de ambas as vias A e B por exemplo resultante de um inc ndio os grupos de socorro n o podem socorrer a instalac o pois estariam evidentemente a agravar a situac o de defeito ver Figura 5 7 ou seja contribuiriam para menor fiabilidade na alimentac o das cargas criticas Exemplo Tipo 91 5 4 2 Aplicac o do calcicc O projectista tem ent o de decidir onde instalar o sistema de co gerac o que funcionar tamb m como grupo de socorro como dito mediante as implicac es que podem surgir ao n vel do valor das correntes de curto circuito no QGE e da fiabilidade na alimentac o das cargas criticas Para tomar tal decis o o projectista teria de comecar por calcular o valor da correntes de curto circuito no QGE para os cen rios de alimentac o ilustrad
126. o de uma instalac o el ctrica utilizado o My Ecodial L 3 4 painel de interactividade com o utilizador ecce 7 Figura 2 2 Dimensionamento de uma instalac o el ctrica utilizado o ID Spec Large 3 1 painel de interactividade com o utilizador 8 Figura 2 3 Dimensionamento de uma instalac o el ctrica utilizado o DocWin 3 0 painel de interactividade com o utilizador 11 Figura 2 4 Dimensionamento de uma instala o el ctrica utilizado o SIMARIS design 6 0 painel de interactividade com o utilizador 13 Figura 3 1 Diagrama simplificado da rede 16 17 Figura 3 2 Evoluc o da corrente de curto circuito quando o defeito ocorre longe dos alternadores 15 case pda suada e Deere SEO Ee Er uir ke 18 Figura 3 3 Representac o gr fica e decomposic o do curto circuito longe dos alternadores 16 5 9 ceret ere tete ode eh eerte exe Exe Ses estima Log 19 Figura 3 4 Desenvolvimento do curto circuito sim trico 16 20 Figura 3 5 Desenvolvimento do curto circuito 16 20 Figura 3 6 Evoluc o da corrente de curto circuito quando o defeito ocorre perto dos alternadores 15 imc eene eee
127. o emalhada 15 De acordo com a norma IEC 60909 0 na maioria dos casos suficiente determinar a corrente de curto circuito no local de defeito F como sendo a soma individual dos valores eficazes de cada corrente de curto circuito parcial Normalmente quando Zo maior do que Za Zi a maior corrente inicial de curto circuito ocorre para o curto circuito trif sico sim trico No entanto para curto circuitos pr ximos de transformadores com baixa imped ncia para o sistema de sequ ncia zero Zo pode ser menor do que Zg Nesse caso a maior corrente inicial de curto circuito Ocorre para o curto circuito fase fase terra 42 Curto Circuitos 3 5 6 2 Curto Circuito Trif sico Sim trico L3 Figura 3 25 Curto circuito trif sico sim trico 16 Na an lise de curto circuitos sim tricos em sistemas trif sicos pressup e se que os componentes e cargas do sistema bem como o pr prio defeito s o equilibrados ou sim tricos Ent o nas situac es pr e p s defeito forcas electromotrizes tens es e correntes constituem sistemas trif sicos sim tricos podendo ser utilizada a an lise por fase e esquemas unifilares de par metros constantes para os componentes do sistema Considerando se um defeito trif sico sim trico no barramento i da Figura 3 26 com uma imped ncia de defeito Z do qual resultam correntes de curto circuito iguais em m dulo nas tr s fases e esfasadas de 120 Ainda que o defeito env
128. o esquema unifilar da instalac o el ctrica o utilizador pode alterar os dados de cada componente tais como 5 5 estipuladas pot ncias de curto circuito pot ncias consumidas e geradas regimes de neutro comprimento dos condutores tipo de condutores m todo de instalac o propriedades especificas dos motores geradores e transformadores entre outras Ferramentas Inform ticas 11 DOCWinCAExemplo De Arquivo Editar Objetos ginas Ferramentas Visualizar Ajustes Ajuda 1 ER gt QQQRQQEAAS amp tood k aml TE me a Dl DS E ars Tre seo 254250 sumina o ERA m Command lt open Command open Ready 42 23 97 37 SNAP GRID 17 37 Figura 2 3 Dimensionamento de uma instalac o el ctrica utilizado o DocWin 3 0 painel de interactividade com o utilizador Em relac o a resultados conseguidos o DocWin 3 0 calcula automaticamente Redes de baixa e m dia tens o radiais ou emalhadas As correntes e quedas de tens o sob condic es de trabalho As correntes m ximas e m nimas de curto circuito para defeitos trif sicos bif sicos monof sicos e fase terra em todos os pontos da instalac o Os dispos
129. o que leva ao valor mais elevado da corrente de inicial sim trica de curto circuito no local de ocorr ncia do defeito quando o ngulo das imped ncias Z 1 Z2 Z o S o id nticos 15 M todo de c lculo 41 O tipo de curto circuito que leva ao valor mais elevado da corrente de curto circuito depende dos valores das imped ncias de curto circuito para o sistema de sequ ncia positiva negativa e zero A Figura 3 23 ilustra isso para o caso especial em que Za Z Zgo t m o mesmo ngulo de imped ncia A Figura 3 23 til mas n o deve ser utilizada em substituic o dos c lculos Para o c lculo da corrente inicial sim trica de curto circuito I no local onde ocorreu o defeito o sistema pode ser convertido pela reduc o da rede a montante do curto circuito numa imped ncia de curto circuito equivalente Z O curto circuito pode ser alimentado por uma ou mais fontes de alimentac o ver Figura 3 24 Tratando se de redes n o emalhadas situac o abordada neste trabalho a corrente inicial sim trica de curto circuito total pode ser obtida pela adic o das diversas correntes iniciais sim tricas de curto circuito parciais de cada fonte de alimentac o do sistema A corrente inicial sim trica de curto circuito no local de defeito F ent o um fasor igual ao somat rio individual de cada corrente inicial sim trica de curto circuito parcial iy gt hi 3 26 IEC 1283 2000 Figura 3 24 Exemplo de uma rede na
130. o transformador k ou k3 Curto circuito trif sico K Imped ncias ou reactancias calculadas com o factor de Kg Ks Kso k2 Curto circuito fase terra k2E resp KE2E Curto circuito fase fase terra L Linha xix LR LV max min SO Rotor travado Baixa tens o lado de baixa tens o do transformador Motor ass ncrono Sem Motor M ximo M nimo Valor nominal Valor estipulado Grupo de produc o gerador e transformador com tomadas de regulac o de tens o em carga Grupo de produc o gerador e transformador com raz o de transformac o constante ou sem tomadas de regulac o de tens o em carga Transformador Lista de s mbolos Zsc Is Isc gt mos la cU V3 E Ik Imped ncia rede a montante do curto circuito trif sico Corrente de servico Corrente de curto circuito no per odo permanente Corrente valor instant neo Componente alternada sinusoidal da corrente instant nea Componente aperi dica da corrente instant nea Corrente valor eficaz Factor de pot ncia Desfasamento da tens o relativamente ao instante em que ocorre o curto circuito Frequ ncia angular Forca electromotriz valor instant neo Forca electromotriz valor eficaz Tens o valor instant neo Valor inicial da componente cont nua da corrente de curto circuito Operador complexo Raz o entre a corrente de curto circuito assim trica e a corrente de curto circuit
131. o trif sica sim trica Factor de tens o Fonte de tens o equivalente valor eficaz Tens o subtransit ria de uma m quina s ncrona Corrente de curto circuito permanente Corrente inicial sim trica de curto circuito valor eficaz Corrente de arranque de um motor ass ncrono krT resp Xg Za Z 2 Z o Corrente estipulada do equipamento el ctrico Componente cont nua da corrente de curto circuito Valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito valor de pico Gama de regulac o de tens o de um gerador Gama de regulac o de tens o de um transformador Perdas activas totais nos enrolamentos de um transformador corrente estipulada Pot ncia estipulada de um motor ass ncrono Srm cos 1 Resist ncia de uma m quina s ncrona Resist ncia fict cia de uma m quina s ncrona para o calculo de i Pot ncia inicial sim trica de curto circuito Pot ncia aparente estipulada do equipamento el ctrico Raz o de transformac o de um transformador com o comutador das tomadas de regulac o de tens o na posic o principal t gt 1 Tens o composta nominal do sistema valor eficaz Tens o composta estipulada valor eficaz Tens o de curto circuito de um transformador em percentagem Componente resistiva estipulada da tens o de curto circuito em percentagem Componente reactiva estipulada da tens o de curto circuito em percentagem React ncia subtransit ria longitudinal de um
132. olva a terra n o existe corrente de neutro uma vez que a soma das tr s correntes nas fases nula Barramento Figura 3 26 Curto circuito trif sico sim trico no barramento i 2 0 para curto circuito franco 10 Uma vez que corrente de curto circuito sim trica pode se utilizar o esquema monof sico equivalente para uma an lise por fase Em geral a corrente inicial sim trica de curto circuito I pode ser determinada pela equa o 3 27 com uma fonte de tens o equivalente cU V3 no local do defeito e a imped ncia de curto circuito Z Ry w cUn cU ARA 3 27 M todo de c lculo 43 A fonte de tens o equivalente cU v3 deve ser introduzida no local de ocorr ncia do curto circuito com o factor de tens o c de acordo com a Tabela 3 1 p g 29 Para curto circuitos afastados dos alternadores e alimentados por uma nica fonte de alimentac o ver Figura 3 15 a corrente de curto circuito calcula mediante a equac o 3 27 Com Ry Ri 3 28 Xj 3 29 onde Ry a soma das resist ncias em s rie para o sistema de sequ ncia positiva de acordo com a Figura 3 15 a soma das react ncias em s rie para o sistema de sequ ncia positiva de acordo com a Figura 3 15 R a resist ncia do condutor temperatura de 20 C quando se pretende calcular correntes de curto circuito m ximas Em relac o aos exemplos da Figura 3 1
133. ontribui o da Rede de MT a funcionar em paralelo com os Grupos de Produ o a produzir na MT 86 da Ferramenta Desenvolvida A A Tipo de Alimentac o Rede Grupo s de Socorro Correntes de Curto Circuito no QGE Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo l kmax 74 81 ka Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo l kmin 65 56 ka Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico 179 58 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo lk2max 64 79 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo l k2min 5678 000 kA Curto circuito Fase Fase M ximo Pico Ip2max 155 52 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 2 83 28 ka Curto circuito Fase Fase Terra Inicial Minimo FkEZEmin 74 45 Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico IpEZEmax 199 89 ka Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo Fkimax 78 82 ka Curto circuito Fase Terra Inicial Minimo rkimin 69 72 ka Curto circuito Fase Terra Maximo Pico 1 189 19 ka Figura 5 11 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Contribuic o da Rede de MT Sees nicolas tni Tipo de Alimentac o Rede Grupo s de Socorro Correntes de Curto Circuito no QGE Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo Fkmax 17 97 Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M nimo rkmin 16 26 kA Curto circuito Trif sico Sim trico M
134. ormadores MT BT Ip1iosrmax X v2 Ikiosrmax 189 56 kA Rede Transformadores MT BT Ipigrmax X 2 189 19 Grupos de MT Transformadores Ipisrmax X v2 IkisTmax 53 65 kA 123 128 C 129 C 130 C 131 C 132 C 133 C 134 C 135 C 136 C 137 C 138 124 Exemplo Teste 2 Ipimax IpiQsrmax 189 56 C 139 Anexo D Exemplo Teste 3 D 1 Esquema Unifilar da instalac o El ctrica REDE 4 Figura D 1 Esquema Unifilar da instalac o El ctrica 125 126 D 2 Dados do Problema Tabela D 1 Dados do Problema Exemplo Teste 3 Rede Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica Skomax 150 MVA Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica 5 100 MVA Tens o Nominal Uno 10 kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia Ro Xo 0 1 Raz o entre a React ncia e a Imped ncia Xg Zg 0 995 Transformador MT BT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Spr 400 kVA Tensao Estipulada MT 10 kV Tens o Estipulada BT Urry 0 42 kV Tensao de Curto Circuito Estipulada Ukr 4 Perdas Totais Corrente Estipulada Prr 4 375 kw Tipo de Ligac o DY Imp
135. orrentes de sequ ncia zero somam se e fluem pela via de retorno As imped ncias dos geradores G transformadores ligados rede T e grupos de produ o S s o multiplicadas pelos factores de correc o Kg e Ks ou Kso calculados segundo as equa es 3 16 3 13 ou 3 14 3 20 e 3 22 quando se calculam as correntes de curto circuito com a aplicac o do Teorema de Th venin 3 5 5 1 Rede Se um curto circuito trif sico de acordo com a Figura 3 13 alimentado atrav s de uma rede em que s a corrente inicial sim trica de curto circuito ou a pot ncia inicial sim trica de curto circuito Sky conhecida no ponto Q a imped ncia de curto circuito equivalente da rede 20 para o sistema de sequ ncia positiva determinada por Uno U a Zo 2 30 Curto Circuitos Se a raz o Ro Xq for conhecida a react ncia pode ser determinada pela seguinte express o 20 2 3 8 1 Ro Xq 43 Lo Figura 3 13 Esquema unifilar da rede de alimentac o 15 01 Figura 3 14 Modelo equivalente da rede de alimenta o 15 Se um curto circuito trif sico de acordo com a Figura 3 15 alimentado atrav s de um transformador que por sua vez est ligado a uma rede de m dia ou alta tens o e em que s a corrente inicial sim trica de curto circuito ou a pot ncia inicial sim trica de curto circuito Sky conhecida no ponto Q a imped ncia de curto circuito equiv
136. os na Figura 5 1 e Figura 5 7 Se os c lculos fossem efectuados manualmente para al m de condicionarem o tempo de elaborac o do projecto poderiam surgir erros de c lculo que poderiam conduzir a uma decis o errada Nesse sentido o calcicc uma mais valia para o projectista pois os respectivos c lculos s o feitos rapidamente e de forma autom tica permitindo analisar comodamente o cen rio mais favor vel Como era de esperar analisando a Figura 5 4 e a Figura 5 10 verifica se que ao instalar o sistema de co gerac o na BT os valores das correntes de curto circuito s o superiores ao caso do sistema de co gerac o estar a produzir na MT No entanto com auxilio ao calcicc o projectista pode alterar as caracter sticas dos equipamentos e efectuar sucessivas simulac es para atenuar os valores dessas correntes de curto circuito sempre com grande comodidade e velocidade O calcicc para al m de determinar o poder de corte da aparelhagem de protecc o a instalar no QGE tamb m dimensiona a sensibilidade de actuac o dessa mesma aparelhagem uma vez que calcula correntes de curto circuito m nimas 92 Cap tulo 6 Conclus es A elabora o do presente projecto surgiu de uma necessidade da empresa FASE Estudos e Projectos S A em optimizar um processo de c lculo de correntes de curto circuito que se demonstra bastante moroso e trabalhoso se realizado manualmente O problema consistiu em determinar as correntes de curto circui
137. ped ncia dos transformadores referida ao comutador das tomadas de regula o de tens o na posi o principal Esta considera o admiss vel porque a imped ncia dos respectivos transformadores multiplicada por um factor de correc o e Nao s o consideradas resist ncias de arco e Todas as capacidades das linhas admit ncias shunt e cargas n o rotativas s o desprezadas excepto as do sistema de sequ ncia zero Apesar destas considera es n o serem estritamente verdadeiras para os sistemas de energia a considerar os resultados obtidos det m uma precis o aceit vel suficiente para os fins em vista Para curto circuitos sim tricos e assim tricos til calcular as correntes de curto circuito aplicando as componentes sim tricas ver subsec o 3 5 2 p g 25 Quando se calculam as correntes de curto circuito em sistemas com diferentes n veis de tens o necess rio transferir o valor das imped ncias de um n vel de tens o para o outro normalmente para o n vel de tens o do local onde se est a efectuar o c lculo das respectivas correntes de curto circuito Para sistemas por unidade ou outro similar n o requerem tais transforma es desde que o sistema esteja coerente i e U ryv U riv Unny Un para cada transformador que constitui o sistema com curto circuitos parciais Normalmente U ruv Urriy diferente de U uy Unty Urrhy a tens o estipulada correspondente ao lado de alta m
138. processo de c lculo implementado na ferramenta baseado na fundamentac o te rica presente no Cap tulo 3 4 1 1 Introduc o O calcicc uma ferramenta de c lculo de correntes de curto circuitos para sistemas de distribuic o de energia em edif cios do sector terci rio e industrial Como esta ferramenta foi desenvolvida para determinar resultados rapidamente com o m nimo de entradas manuais Esta optimiza o processo de concepc o do projecto el ctrico oferecendo vantagens a todos os envolvidos nomeadamente no aumento da confiabilidade dos c lculos realizados que est o directamente relacionados com a explorac o segura da instalac o e consequentemente com a protecc o de pessoas 53 54 Ferramenta de C lculo 4 1 2 Inicializac o do calcicc iniciar o calcicc ser apresentado ao utilizador o seguinte formul rio gt Bem vindo ao calcicc E as O que pretende fazer 9 Criar um novo projecto Abrir um projecto j existente OK Cancelar Figura 4 1 Formul rio inicial do calcicc 4 1 2 1 Criar um novo projecto Se o utilizador seleccionar esta opc o e clicar no bot o surgir o formul rio da Figura 4 2 onde este pode descrever os dados para definic o do respectivo projecto el ctrico Criar um novo projecto El x Proj Dados do Projecto Nome do Projecto Descricao do Projecto Localidade Cliente Empresa Projectista Comentario
139. que ocorre o defeito A situac o mais desfavor vel quando a onda de tens o passa por zero no momento de ocorr ncia do curto circuito que corresponde ao valor m ximo da componente cont nua implicando uma poss vel duplicac o da corrente de pico em relac o corrente de curto circuito inicial sim trica A situac o mais favor vel quando onda de tens o passa pelo valor de pico m ximo ou m nimo no momento de ocorr ncia do curto circuito sendo a componente cont nua nula logo a corrente de curto circuito n o apresenta componente cont nua 17 Neste caso a corrente de curto circuito pode ser obtida pela express o seguinte 1 1 1 1 x o 2 i E 2 EEN t Ta a t Ta t Ta 3 3 l 4 5 ze X Xa e x COSW X e onde 22 Curto Circuitos E o valor eficaz da tens o simples aos terminais do alternador a react ncia subtransit ria X4 a react ncia transit ria a react ncia s ncrona T a constante de tempo subtransit ria T4 a constante de tempo transit ria T a constante de tempo aperi dica 0 mus b ANTI t s Anaan iil n c 0 t s 4 0 t s 0 1 0 3 is e 0 DUDEN uc t s Subtransient Transient Steady state Figura 3 7 Corren
140. r da instala o el ctrica do Exemplo Teste 3 88 5 3 2 Dados do Problema Aplicac o da Ferramenta Desenvolvida Tabela 5 3 Dados do problema do Exemplo Teste 3 Rede Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica Sio 150 MVA Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica Skomin 100 MVA Tens o Nominal Uno 10 kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia Ro Xo 0 1 Raz o entre a React ncia e a Imped ncia Xg Zg 0 995 Transformador MT BT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Spr 400 kVA Tensao Estipulada MT 10 kV Tens o Estipulada BT Uriv 0 42 kV Tens o de Curto Circuito Estipulada Ukr 4 Perdas Totais Corrente Estipulada Prr 4 375 kw Tipo de Liga o Imped ncia do Neutro Terra Zn 0 0 Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa Ro Ra 1 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa Xo Xa 0 95 Regulac o de Tens o pr 5 Motor Ass ncrono Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Estipulada 55 kW Tens o Estipulada Uru 400 V Rendimento Estipulado Nr 95 3 Factor de Pot ncia Estipulado cosQ 0 86 Raz o entre a Corrente de Arranque e Estipulada 7 9 Velocidade Estipulada ns 1480 rot min Par de P los 2 Depois de intro
141. ra Ground Mounted gt Tech leaflets Available www schneider electric com IEC TR 60909 4 Short circuit currents in three phase a c systems Part 4 Examples for the calculation of short circuit currents ed 1 0 2000 C Moreira An lise de Curto Circuitos Assim tricos 2009 2010 95 96 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Refer ncias IEC TR 60909 2 Short circuit currents in three phase a c systems Part 2 Data of electrical equipment for short circuit current calculations ed 2 0 2008 ABB Electrical installation handbook Protection control and electrical devices vol 6 ed ABB SACE 2010 Grupo Cabelte 2011 29 de Marco Cabos de Energia gt Cabos de Baixa Tens o Available www cabelte pt Grupo Cabelte 2011 29 de Marco Cabos de Energia gt Cabos de M dia Tens o Available www cabelte pt Schneider Electric 2011 30 de Marco Productos y Servicios gt Distribuci n el ctrica gt Canalizaci n el ctrica prefabricada Available www schneiderelectric es S A Solidal Condutores El ctricos and S A Quintas Quintas Condutores El ctricos Solidal Condutores El ctricos S A guia t cnico vol 10 ed rev e actualizada Porto Solidal Condutores El ctricos 5 A Quintas 8 Quintas Condutores Electricos SA 2007 ECV 2011 28 de Marco Energias gt Geradores Available www ecv pt EA Engenheiros Associados 2011 09 de Marco Artigos T cnico
142. rcuito Fase Fase Terra Inicial Rede Grupos de na MT Transformadores MT BT IkE2EQSTmax Cmax X Un 205 2 2057 1 max ZQST 2 max ZQST 1 max ZTK 0 eq ZQST 2 max ZTK 0 eq 83 40 kA IkEZEQSTmin X Cmin X Un X ZQST 2 min ZQST 1 min ZQST 2 min ZQST 1 min ZTK 0 eq ZQST 2 min x ZTK 0 eq 74 63 kA Rede Transformadores MT BT IkEZEQTmax Cmax X Un X 1 1 x 20 1 ZQT 1 max ZTK 0 eq 20 1 x ZTK 0 eq 83 28 kA 121 C 110 C 111 C 112 C 113 C 114 C 115 C 116 C 117 C 118 122 Exemplo Teste 2 IkE2EQTmin V3 X Cmin X Un ZQT Dmin IZQT 1 min x ZQT 1 min ZQT 1 min x ZTK 0 eq ZQT 1 min x ZTK 0 eq 74 45 kA C 119 Grupos de na Transformadores MT BT I Im kE2STmax X Cmax X Un ZST 2 25 1 x ZST 2 ZST 1 x ZTK 0 eq ZST 2 x ZTK 0 eq 39 09 kA 1 Ez kE2ESTmin Cmin X Un x 25 2 25 1 ZST 2 ZST 1 ZTK 0 eq ZST 2 x ZTK 0 eq 35 36 kA edet Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo 1 Ikezemax lkgzEQsTmax 83 40 KA C 122 Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo Ikgzemin Ikg2Emin lkg2EQsrmin 74 63 C 123 C 4 6 Curto Circuito Fase Fase Terra M ximo
143. ricante gt Alterar Pot ncia Aparente Estipulada SrT kVA Tens o Estipulada MT UrTHV kv Tens o Estipulada BT UrTLV kv Tens o de Curto Circuito Estipulada ukr Perdas Totais Corrente Estipulada PkrT kw Tipo de Liga o Imped ncia do Neutro Zn 0 Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa R 0 R 1 Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa X 0 X 1 Regulac o de Tens o pT pT Tomadas de Regula o em Carga sm E Grupo de Produ o a que Pertence Grupo de Produ o N 1 Dados de preenchimento obrigat rio Figura 4 23 Caracter sticas do s transformador es BT MT Em relac o aos transformadores BT MT para al m dos dados igualmente requeridos para os transformadores MT BT o utilizador ter de facultar os dados relativos a exist ncia de tomadas de regulac o de tens o em carga e a que grupo de produc o que pertence o 66 Ferramenta de C lculo respectivo transformador ver Figura 4 23 Se o n mero de grupos de produc o for igual ao n mero de transformadores BT MT o programa assume que o transformador n pertence a grupo de produc o n tal como na Figura 4 23 Observando a Figura 4 23 pode se constatar que tamb m existem as opc es de pesquisar guardar e alterar abordadas anteriormente Geradores na MT Sowas ee E mes Modelo gt Guardar
144. rmadores 3 5 5 2 Transformadores A impedancia de curto circuito para o sistema de sequ ncia positiva de um transformador de dois enrolamentos Zr Ry com ou sem tomadas de regula o de tens o em carga pode ser calculada atrav s das caracter sticas estipuladas do respectivo transformador 2 Ure Zr 100 4 3 10 _ Pirr X 3 11 T 100 S4 3xl SE c X 22 88 3 12 32 Curto Circuitos onde U r a tens o estipulada do transformador referida ao prim rio ou secund rio Ly a corrente estipulada do transformador referida ao prim rio ou secund rio S r a pot ncia aparente do transformador P ry s o as perdas activas totais nos enrolamentos do transformador corrente estipulada Ukrr a tens o de curto circuito corrente estipulada em percentagem Urrr a componente resistiva estipulada da tens o de curto circuito queda hmica em percentagem raz o geralmente decai com a dimens o do transformador Para transformadores de grande porte a resist ncia t o baixa que a imped ncia pode ser assumida como sendo igual react ncia na determina o das correntes de curto circuito A resist ncia deve ser considerada quando se pretende calcular o valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito i ou a componente continua da corrente de curto circuito iq Os dados necess rios para o c lculo da imp
145. rupo de Produc o e respectivos Cabos Condutores Soma das impedancias de curto circuito da Rede de MT Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores Soma das imped ncias de curto circuito do s Grupo s de Produc o na MT Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores Soma do paralelo das impedancias de curto circuito da Rede de MT Grupo s de Produ o na MT respectivos cabos condutores com o s Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores Contribuic o da Rede de MT Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores para as correntes de curto circuito iniciais Contribuic o da Rede de MT Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores para o valor m ximo instant neo das correntes de curto circuito Contribuic o do s Grupo s de Produc o na MT Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores para as correntes de curto circuito iniciais Contribuic o do s Grupo s de Produc o na MT Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores para o valor m ximo instant neo das correntes de curto circuito Contribuic o da Rede de MT 40 5 Grupo s de na MT Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores para as correntes de curto circuito iniciais Contribuic o da Rede de MT 40 5 Grupo s de na MT Transformador es MT BT e respectivos cabos condutores para o valor m ximo instant neo das correntes de curto circuito Contribu
146. s gt Curto Circuito e Sistemas Prote o C lculos Dimensionamentos Available www engenheirosassociados com br WEG 2011 31 de Marco selec o de produtos gt Motores El tricos Available www weg net br G G Seip Electrical installations handbook 3rd ed Erlangen Chichester Publicis MCD Verlag John Wiley amp Sons 2000 Portugal Direc o Geral de Geologia e Energia RTIEBT regras t cnicas das instala es el ctricas de baixa tens o vol 1 edi o anotada 5 1 Direc o Geral de Geologia e Energia 2006 Relat rio Final do calcicc calcicc Nome do Projecto Descric o do Projecto Localidade Cliente Empresa Projectista Coment rio CURTO CIRCUITOS Rede c Autoproduc o Curto circuito Trif sico Inicial Sim trico M ximo I kmax 30 72 kA Curto circuito Trifasico Inicial Sim trico M nimo I kmin 27 83 kA Curto circuito Trif sico Sim trico M ximo Pico Ipmax 64 33 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo I k2max 26 6 kA Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo I k2min 24 1 kA Curto circuito Fase Fase M ximo Pico 2 55 71 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M ximo l KE2Emax 32 57 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo 2 29 48 kA Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico 2 68 14 kA Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo I k1max 31 61
147. s alternadores e o local onde se deu o defeito 16 3 3 1 Curto circuito afastado dos alternadores Current Top envelope d c component of the short circuit current LN x N IN gt Np e N Time selo Bottom envelope IEC 1262 2000 Figura 3 2 Evolu o da corrente de curto circuito quando o defeito ocorre longe dos alternadores 15 A corrente de curto circuito inicial sim trica I praticamente constante durante o curto circuito Tal deve se ao pequeno peso relativo que as m quinas s ncronas t m no valor da imped ncia equivalente 17 Esta a situa o mais frequente As condi es transit rias resultam da aplica o de uma tens o a um circuito resistivo indutivo Essa tens o e Ev2 sin wt a A corrente i a soma de duas componentes i iac ig primeira iac alternada e sinusoidal iac IV2sin wt a q onde I E Zsc e o desfasamento da tens o Desenvolvimento da corrente de curto circuito 19 relativamente ao instante em que ocorre o curto circuito A segunda i4 a componente R continua da corrente de curto circuito ig IV2sin a e t em que o seu valor inicial depende de a e a sua taxa de decaimento proporcional a R L No inicio do curto circuito i igual a zero por definic o a corrente de servico desprez vel da que i iac ig 0 A Figura 3 3 demonstra a composic o gr fica de i em fu
148. s correntes de curto circuito Por m o calcicc tamb m permite a resoluc o do problema caso n o se pretenda assumir tais considera es Os dados do problema est o apresentados na Tabela 5 2 5 2 1 Esquema Unifilar da Instala o El ctrica Y 10 Figura 5 7 Esquema unifilar da instala o el ctrica do Exemplo Teste 2 Exemplo Teste 2 5 2 2 Dados do Problema Tabela 5 2 Dados do problema do Exemplo Teste 2 83 Rede Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica Syomax 500 MVA Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica 5 350 MVA Tens o Nominal Uno 15 kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia Ro Xo 0 1 Raz o entre a React ncia e a Imped ncia Xo Zo 0 995 Transformadores MT BT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia Aparente Estipulada Spr 800 kVA Tensao Estipulada MT 15 Tens o Estipulada BT U riv 0 4 kV Tens o de Curto Circuito Estipulada Ukr 6 Perdas Totais Corrente Estipulada Pkrr 6 kW Tipo de Liga o DY Imped ncia do Neutro a Terra Zn 0 Raz o entre a Resist ncia Homopolar e Directa Ro Ra 1 E Raz o entre a React ncia Homopolar e Directa Xo Xa 0 95 Regulac o de Tens o 2 5 25 Geradores a produzir na MT
149. s el ctricas pois a experi ncia mostra que o aquecimento local desenvolvido num defeito n o franco provocar a passagem quase imediata a uma situa o de defeito franco 13 Curto circuitos assim tricos s o os curto circuitos que podem envolver uma fase e a terra curto circuito fase terra monof sico ou duas fases curto circuito fase fase bif sico ou ainda duas fases e a terra curto circuito fase fase terra 10 Corrente inicial sim trica de curto circuito valor eficaz da componente sim trica alternada da corrente de curto circuito presumida no instante da ocorr ncia do curto circuito no ponto k 12 Pot ncia inicial sim trica de curto circuito 7 tamb m designada simplesmente por pot ncia de defeito o produto da corrente inicial sim trica de curto circuito num curto circuito trif sico pela tens o composta estipulada do sistema e por um factor num rico 43 para correntes trif sicas 14 Desenvolvimento da corrente de curto circuito 17 No local do defeito a corrente de curto circuito e a tens o de servico da rede n o ocorrem simultaneamente Assim a pot ncia de curto circuito S V3 x U x Ip deve ser considerada como um valor convencional e n o como valor da pot ncia no sentido f sico dissipada no local de curto circuito pot ncia de arco el ctrico 14 Componente cont nua da corrente de curto circuito ic valor m dio da envolvente da corrente de curto circuito decrescente de
150. ser sujeitas a condi es anormais de funcionamento que podem traduzir se em eleva es do valor da intensidade de corrente veiculada pela canalizac o em relac o ao valor da intensidade de corrente de servico que foi utilizado como base para o dimensionamento da instalac o Os regimes de funcionamento em que a intensidade de corrente mais elevada que a intensidade de corrente de servico s o denominados de sobreintensidades sendo subdivididos em sobrecargas e curto circuitos 9 As sobrecargas correspondem a situac es em que a sobreelevac o da intensidade de corrente em relac o ao valor de servico pequena Em geral as instalac es el ctricas podem suportar estes regimes durante algum tempo sem sofrerem qualquer deteriorac o mas em todo o caso eles dever o ser detectados e interrompidos se persistirem 9 N o foi objectivo deste trabalho abordar esse assunto Designa se por curto circuito um percurso de baixa imped ncia resultante de um defeito atrav s do qual se fecha uma corrente em geral muito elevada 10 Situac o que implica face aos elevados valores inicias previsiveis da corrente de curto circuito que a detecc o do defeito efectuada em regra em todas as fases seguida da interrupc o do circuito ou grupo de circuitos afectados deva ser feita de forma t o r pida quanto poss vel de modo a limitar a energia total dissipada e evitar ou minimizar os efeitos negativos como a deteriorac o das caracter sticas
151. sformadores elevadores BT MT e respectivos cabos de ligac o at ao QGE Figura 4 81 Geradores Insere na folha de desenho geradores a produzir na BT e respectivos cabos de na BT ligac o ao QGE Figura 4 10 Depois de o utilizador seleccionar os tipos de fontes de alimentac o que constituem o sistema e se de entre essas fontes de alimentac o estiver presente um grupo de produc o ou um gerador de BT este pode atrav s da caixa de selecc o situada no canto superior direito da Figura 4 5 determinar se o grupo de produc o ou o gerador de BT ir funcionar em paralelo com a rede Rede c Autoproduc o ou se funcionar simplesmente como grupo de socorro Rede c Socorrido As figuras seguintes ilustram as diversas combina es de fontes de alimenta o poss veis de efectuar com o calcicc que se aplicam a sistemas de distribuic o de energia reais conforme especificac o da Empresa FASE Estudos e Projectos S A REDE MT Figura 4 6 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT 58 Ferramenta de C lculo REDE Figura 4 7 Sistema de energia alimentado por uma Rede de BT E3 E gt Figura 4 8 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT em paralelo com um Grupo de Produc o a produzir na MT Figura 4 9 Sistema de energia alimentado por uma Rede de MT socorrida por um Grupo
152. sponds to the report of the dissertation Development of a Support Tool to LV Electrical Installations Projects in the final thesis of the Integrated Masters in Electrotechnical and Computer Engineering Major Energy Engineering College University of Porto The dimensioning of short circuit currents is a complex time consuming and laborious which involves performing numerous calculations As such there was the need to develop a software application capable of dimensioning short circuit currents automatically allowing the optimization of the lead time of the electrical project This document describes the process of developing this software having addressed all types of short circuits considered by the International Electrotechnical Commission standards vi Agradecimentos Aos meus pais e irm o que embora n o haja palavras para descrever o quanto eu estou agradecido pelo apoio incondicional pela confianca depositada pelo orgulho pelas palavras amigas e conselhos nos momentos mais dif ceis o meu MUITO OBRIGADO Ao meu orientador o Professor Doutor Artur Manuel de Figueiredo Fernandes e Costa pela amizade pela disponibilidade apoio e dedicac o durante a realizac o da dissertac o todos os colaboradores conhecidos da FASE Estudos e Projectos S A pelos conhecimentos partilhados pelo apoio pelas palavras amigas e pelo material disponibilizado para a elaborac o da dissertac o Em especial ao Eng Paulo Santos
153. te 1 Observado a Figura 5 1 pode se constatar que o QGE alimentado por uma rede de MT interligada a quatro transformadores MT BT e por tr s geradores a produzir na BT Estas fontes de alimenta es podem funcionar em paralelo Rede c Autoproduc o ou separadamente Rede c Socorrido Neste exemplo por uma quest o de simplificac o na resoluc o manual e apresentac o dos dados do problema assumiu se que os transformadores e geradores s o todos iguais Tamb m se desprezou a influ ncia dos cabos condutores no c lculo das correntes de curto circuito Contudo o calcicc tamb m permite a resoluc o do problema caso n o se pretenda assumir tais considerac es Os dados do problema est o apresentados na Tabela 5 1 77 78 Aplicac o da Ferramenta Desenvolvida 5 1 1 Esquema Unifilar da Instalac o El ctrica Loc Figura 5 1 Esquema unifilar da instalac o el ctrica do Exemplo Teste 1 5 1 2 Dados do Problema Tabela 5 1 Dados do problema do Exemplo Teste 1 Rede Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica Skomax 500 MVA Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica Skomin 350 MVA Tens o Nominal Uno 15 kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia Ro Xg 0 1 Raz o entre a React ncia e a Imped ncia Xg Zg 0 995 Transformadores MT BT Caracter stica S mbolo Valor Unidade Pot
154. te de curto circuito total is e e contribui o das suas componentes 16 Onde a Per odo sub transit rio react ncia subtransit ria X4 Considerac es 23 b Per odo transit rio react ncia transit ria X Per odo permanente react ncia s ncrona X d Componente cont nua da corrente de curto circuito O c lculo completo da corrente de curto circuito d nos a corrente em func o do tempo no local de ocorr ncia do defeito desde o momento inicial at que se extingue correspondendo ao valor instant neo da tens o no inicio do curto circuito Na maioria dos casos pr ticos n o necess rio determinar o desenvolvimento da corrente de curto circuito em func o do tempo Dependendo da aplicac o dos resultados de interesse conhecer o valor eficaz da componente alternada e o valor de pico da corrente de curto circuito ap s a ocorr ncia do defeito Situac o abordada neste trabalho 3 4 Considera es O c lculo das correntes de curto circuito m ximas e m nimas baseado nas seguintes simplifica es e Durante a ocorr ncia do curto circuito n o existe altera o do tipo de curto circuito envolvido ou seja curto circuito trif sico sim trico continua curto circuito trif sico sim trico curto circuito fase fase continua curto circuito fase fase e assim sucessivamente para os restantes tipos de curto circuito e A estrutura da rede n o modifica enquanto o curto circuito n o se extingue e A im
155. te ou pela pesquisa numa base de dados O que torna o processo Conclus es 75 muito mais simples e sem qualquer preocupac o para o utilizador em relac o a erros de escrita O utilizador pode criar a sua pr pria base de dados de equipamentos el ctricos o que n o limita o programa a uma determinada marca de equipamentos Embora a base de dados padr o do pr prio programa seja constitu da por equipamentos de determinadas marcas tamb m esta pode ser alterada uma vez que o c digo da ferramenta se encontra acess vel No entanto s uma pessoa com conhecimentos adequados a nivel de programac o que estar em condic es de efectuar a essa alterac o poss vel com o calcicc guardar os resultados obtidos num ficheiro em formado txt permitindo ao utilizador posteriormente visualiza lo em formato digital ou proceder sua impress o 76 Cap tulo 5 Aplicac o da Ferramenta Desenvolvida Ap s uma an lise do software desenvolvido abordar se neste cap tulo a sua aplicac o a tr s exemplos teste O objectivo consiste pois em comparar os resultados obtidos na resoluc o dos respectivos exemplos manualmente e com o programa por forma verificar a legitimidade dos mesmos Por fim vai solucionar se um exemplo tipo com o prop sito de demostrar a aplicac o da ferramenta a uma situac o real e analisar as suas potencialidades no auxilio ao projectista para elaborac o de um projecto el ctrico 5 1 Exemplo Tes
156. tipulada e do factor de pot ncia estipulado do gerador para que o bot o Ajuda seja activado Clicando nesse bot o surgir o seguinte formul rio Software Desenvolvido 67 gt C lculo da Pot ncia Aparente Estipulada do Alternador CEA Valores Conhecidos Pot ncia Activa Estipulada PrG 1120 kw 9 Pot ncia Reactiva Estipulada QrG 840 kvar Corrente Estipulada IrG 2020 726 Factor de Pot ncia Estipulado cosprG 0 8 me Figura 4 25 Formul rio de ajuda ao c lculo da pot ncia aparente estipulada do gerador No formul rio anterior o utilizador pode optar por preencher os dados relativos pot ncia activa e reactiva estipulada do gerador ou a corrente estipulada e o factor de pot ncia estipulado do gerador Qualquer um desses conjuntos de dados permite clicando no bot o OK calcular a pot ncia aparente estipulada do gerador e transferir automaticamente o seu valor para o formul rio da Figura 4 24 Em rela o s react ncias x e se n o for fornecida qualquer informa o por parte do utilizador o programa assume os valores por omiss o segundo a norma IEC 60909 0 xq xq xq No entanto se o valor de nao for facultado mas o valor de x for conhecido o programa assume o seguinte valor para segundo a norma IEC 60909 0 x4 xg s Geradores na BT A defini o das caracter sticas dos geradores a produzir na BT feita d
157. to m ximas e m nimas num determinado quadro geral de entrada de um edif cio do sector terci rio ou industrial Esse quadro el ctrico por sua vez pode ser alimentado por v rias configura es de fontes de alimenta o nomeadamente e Por uma Rede de MT a funcionar em paralelo com um sistema de co gera o a produzir na m dia ou baixa tens o e Por uma Rede de MT socorrida por grupos de socorro a produzir na m dia ou baixa tens o e Ou ainda por uma Rede de BT socorrida por grupos de socorro a produzir na baixa tens o Existem diversas ferramentas inform ticas no mercado de aux lio ao projectista na elabora o deste tipo de projectos el ctricos Essas ferramentas s o muito completas em rela o ao dimensionamento de instala es el ctricas oferecendo resultados com elevada qualidade e de muita utilidade Contudo quando se pretendem calcular correntes de curto circuito num determinado QGE alimentado por algumas das configura es de fontes de alimenta o referidas nenhum desses softwares permite obter os resultados pretendidos implicando a realiza o dos c lculos manualmente Assim para suprimir as limita es impostas pelas tais aplica es inform ticas e com o intuito de optimizar o tempo de elabora o do respectivo projecto el ctrico elaborou se uma aplica o inform tica que efectua o c lculo das correntes de curto circuito de forma autom tica e que acomoda todas as configura es de fontes de
158. todo o equipamento da instala o el ctrica no sentido de auxiliar o projectista na decis o de instalar os grupos de socorro ou um sistema de co gera o na m dia ou na baixa tens o Necessariamente esse estudo deveria ser implementado na ferramenta de c lculo desenvolvida e ser reflectido nos resultados finais obtidos pela mesma Refer ncias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Schneider Electric 2011 16 de Fevereiro Produtos e Servi os gt Distribui o el ctrica gt Software de Pr vendas aos Clientes gt Calculation of LV electrical installation My Ecodial L Available www schneiderelectric pt Schneider Electric 2011 16 de Fevereiro Electrical design software gt My Ecodial L gt Frequently Asked Questions for My Ecodial L Available www soft schneider electric com Schneider Electric 2011 18 de Fevereiro Productos y Servicios gt Distribuci n el ctrica gt Software gt Software para la ayuda al disen de instalaciones el ctricas gt ID SPEC Available www schneiderelectric es Schneider Electric ID Spec Plus Manual del Usuario V 3 0 voltimum 2011 17 de Fevereiro Pesquisar docwin gt DocWin VERSAO 3 0 Available www voltimum pt ADDTEC D O C Win A ferramenta ABB para dimensionar suas instalac es de forma pr tica e completa ABB D C O Win Design Optimisation on Computer MA
159. uipamento ser apresentado um formul rio correspondente s suas caracter sticas onde o utilizador pode preencher os dados requeridos De seguida ser o abordadas as propriedades de todos os equipamentos do calcicc Rede de MT Rede de MT Ll E ae Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica S kQmax MVA o Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica S kQmin MVA Corrente M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica kA Corrente M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica l kQmin kA Tens o Estipulada UnQ kV Raz o entre a Resist ncia e a React ncia RQ XQ Raz o entre a React ncia e a Imped ncia XQ ZQ OK Cancelar Dados de preenchimento obrigat rio Figura 4 19 Caracter sticas da Rede de MT Software Desenvolvido 63 Neste caso consoante a informac o facultada pelo fornecedor de energia o utilizador pode optar por preencher os dados referentes s pot ncias de curto circuito ou referentes s correntes de curto circuito Em rela o as raz es e Xo Zq se nao for fornecida qualquer informac o por parte do utilizador o programa assume os valores por omissao segundo a norma IEC 60909 0 R9 Xq 0 1 Xo Zg 0 995 Rede de BT Rede de BT ko es Pot ncia M xima de Curto Circuito Inicial Sim trica S kQmax MVA 9 Pot ncia M nima de Curto Circuito Inicial Sim trica S kQmin MVA Corrente M xima de Curto Circuito Inicial Sim tric
160. uito Fase Terra Monof sico Figura 3 30 Curto Circuito Fase Terra Monof sico 16 A corrente inicial de curto circuito 1 da Figura 3 30 pode ser calculada pela seguinte express o V3cUn f ou C Za 20 Zo 59 Para um curto circuito afastado dos alternadores com Zi 21 seu valor absoluto determinado pela seguinte equac o V3cU 22 20 n ha 3 46 Se Zio menor do que Zo Za a corrente de inicial de curto circuito 1 maior do que a corrente inicial sim trica de curto circuito 1 mas menor do que Iino ver Figura 3 23 No entanto 1 ser a maior corrente a ser interrompida por um dispositivo de protec o se 1 0 gt Z 0 Z 1 gt 0 23 48 Curto Circuitos O valor m ximo instant neo da corrente de curto circuito fase terra valor de pico pode ser expressa pela seguinte equac o 2 3 47 O factor depende da configurac o do sistema quest o de simplificac o permitido usar o mesmo valor de k que foi utilizado para o curto circuito trif sico sim trico 3 6 S ntese A elaborac o deste cap tulo corresponde a um aprofundamento te rico em mat ria de c lculo de correntes de curto circuito pois foi possivel esmiucar as respectivas f rmulas necess rias para esse efeito e compreender as considerac es t cnicas segundo a norma IEC 60909 0 A Tabela 3 2 descreve as f rmulas necess rias para o c lculo das
161. um edif cio a sua realiza o implicou a comunica o com diversos colaboradores da FASE da rea e divis o de engenharia electrot cnica para que o autor compreendesse todas as condicionantes e regras que regem o projecto das instala es el ctricas nesse mbito 1 2 Objectivos Este trabalho teve como objectivo desenvolver uma ferramenta inform tica que satisfizesse os seguintes requisitos 2 Introduc o e Capaz de determinar curto circuitos sim tricos e assim tricos nomeadamente o curto circuito trif sico sim trico e os curto circuitos assim tricos fase fase fase fase terra e fase terra no quadro geral de entrada de um edificio e Pretendeu se que esse software permitisse escolher diversas configura es de fontes de alimenta o do QGE ao n vel de autoprodu o e grupos de socorro na m dia e baixa tens o e Outra das funcionalidades que o programa ter que possuir ser a possibilidade de acrescentar novos equipamentos el ctricos base de dados ficando ausente de qualquer vincula o a uma determinada marca e Como resultados finais o programa teria de fornecer o valor das correntes de curto circuito m ximas e m nimas e correntes de pico para todos os tipos de curto circuitos considerados Isso permitir ao projectista escolher o poder de corte e a sensibilidade de actua o da aparelhagem de protec o Nesse sentido procedeu se ao estudo da formula o matem tica que permite calcular o va
162. untores cabos e informa es gerais e Exibe as curvas de selectividade considerando todos os dispositivos a montante do circuito seleccionado e o dispositivo mais pr ximo a jusante 8 Relativamente as suas limita es o SIMARIS design 6 0 n o admite e A integra o de grupos de produ o a produzir na MT e interliga o da rede com grupos de geradores em paralelo por exemplo co gerac o e Quanto aos dispositivos do tipo quadros el ctricos disjuntores protec o comando entre outros est o naturalmente vinculados marca SIEMENS 2 3 Conclus es Existem diversas ferramentas inform ticas de aux lio ao projectista na elaborac o de projectos el ctricos Estas ferramentas optimizam o processo de elaborac o dos respectivos projectos e garantem resultados com elevada qualidade cumprindo as normas internacionais e regulamentos aplic veis a cada pa s Estas aplicac es inform ticas 540 hoje oferecidas pelos fabricantes de equipamentos como forma de vincular o projectista ao uso de equipamento do 14 Ferramentas de Apoio ao Projecto de Instalac es El ctricas de BT pr prio fabricante e o seu uso muito vulgar embora todas possuam limitac es por n o permitirem certos tipos de configura es das instala es el ctricas Dos softwares experimentados p de se constatar que o My Ecodial L 3 4 e o SIMARIS design 6 0 possibilitam a inclus o de uma maior variedade de configurac es e tipos de fo
163. upo s de socorro e da s UPS de acordo com a pot ncia consumida pelas cargas por estes alimentadas considerando factores de utilizac o e de simultaneidade Determinar as correntes estipuladas correntes de curto circuito trif sico sim trico m ximas para os diversos equipamentos que constituem a instalac o e quedas de tens o nos respectivos condutores Calcular a efici ncia energ tica do edif cio mediante dois tipos de indicadores contribuic o da correcc o do factor de pot ncia nas perdas da instalac o el ctrica peso em cobre ou aluminio dos condutores e suas potencialidades em relac o a reciclagem Dimensionar automaticamente a pot ncia que a bateria de condensadores tem de possuir para compensar o factor de pot ncia Calcular as perdas da respectiva instalac o el ctrica Determinar a sec o dos condutores que constituem os diversos circuitos e suas protecc es calibre dos disjuntores fusiveis 10 Ferramentas de Apoio ao Projecto de Instalac es El ctricas de BT Em relac o s limitac es o ID Spec Large 3 1 n o admite e A integra o de grupos de geradores a produzir na MT e interligar a rede em paralelo com grupos de geradores a produzir na BT autoproducao por exemplo co gerac o e Integrar grupos de geradores a produzir na BT alimentando a instala o el ctrica individualmente autoproduc o e Nao determina correntes de curto circuito m nimas assim como n o determina curto circuitos
164. urgir o diversos submenus que permitir o efectuar o que est descrito na Tabela 4 1 Tabela 4 2 e Tabela 4 3 Tabela 4 1 Itens do menu Ficheiro Menu Ficheiro Submenu Descric o Novo Permite criar um novo projecto Abrir Permite abrir um projecto anteriormente elaborado Guardar como Permite guardar um novo projecto Sair Permite fechar o calcicc 56 Ferramenta de C lculo Tabela 4 2 Itens do menu Editar Menu Editar Submenu Descric o Dados do Projecto Permite editar os dados de definic o do projecto Tabela 4 3 Itens do menu Dimensionar Menu Dimensionar Submenu Descric o Calcular Curto Circuitos Determina os curto circuitos sim tricos assim tricos no QGE 4 1 3 2 Barra de Ferramentas Pela observac o da Figura 4 4 pode se constatar que o calcicc tamb m possui uma barra de ferramentas com diversos 5 que permitem efectuar o que est descrito na Tabela 4 4 Tabela 4 4 cones da barra de ferramentas Barra de Ferramentas cone Descri o Permite criar um novo projecto Permite abrir um projecto anteriormente elaborado Permite guardar um novo projecto Determina os curto circuitos sim tricos assim tricos no QGE Permite visualizar o formul rio de apresenta o de resultados Permite fechar o calcicc P rv 0 4 1 4 Esquema Unifilar Esta
165. via B idealmente prov m de uma subestac o diferente subestac o B que por sua vez interliga a um PT id ntico ao primeiro Apesar dessas duas vias garantirem uma alimentac o redundante do edificio como normalmente um Data Center det m um sistema de co gerac o com a vantagem adicional de utilizar os mesmos grupos para socorrer o Data Center esse sistema funciona como uma terceira via de alimentac o Neste caso o sistema de co gerac o constitu do por tr s grupos de 1000 kVA sendo o terceiro grupo considerado um equipamento redundante Em funcionamento normal do Data Center a via A alimentar um QGE1 a via B alimentar um QGE2 e o sistema de co gerac o estar necessariamente a produzir energia para vender ao distribuidor O QGE1 e o QGE2 apesar de serem quadros el ctricos diferentes est o a alimentar as mesmas cargas Caso exista uma falha de alimentac o proveniente da via A da via B ou de ambas o sistema de co gerac o passar a funcionar como grupo de socorro sendo que 500 540 deslastr veis na situac o de ambas as vias A e B falharem e se simultaneamente um dos grupos de socorro ficar tamb m fora de servico Em termos de fiabilidade na alimentac o das cargas criticas era prefer vel ter os grupos de socorro directamente ligados ao QGE QGE1 e QGE2 pois mesmo que surja uma falha nos PT s de ambas as vias A e B por exemplo proveniente de um inc ndio os grupos de socorro n o s
166. vo de protecc o for no m nimo igual corrente de curto circuito mais desfavor vel presumida para o local 13 Ou seja todos os dispositivos de protecc o e componentes das instala es el ctricas devem ser dimensionados para a maior solicita o din mica e t rmica de curto circuito Por m os rg os de protecc o de curto circuito devem reagir com seguranca menor corrente de curto circuito suscept vel de surgir nas instalac es el ctricas Para conjugar essas exig ncias foram designados os termos corrente m xima de curto circuito referente ao poder de corte das protecc es e corrente m nima de curto circuito referente sensibilidade de actuac o dos dispositivos de protecc o 14 Este cap tulo tem como prop sito descrever a metodologia de c lculo de curto circuitos sim tricos e assim tricos em redes MT BT n o emalhadas segundo a norma IEC 60909 0 padr o internacional para o c lculo de correntes de curto circuito em sistemas trif sicos de corrente alternada 3 2 Definic es Curto circuitos trif sicos sim tricos sao os curto circuitos que afectam simultaneamente as tr s fases do sistema sendo sim tricos no caso de a imped ncia de defeito ser igual em todas as fases Se esta imped ncia for nula o curto circuito designa se franco 10 De notar desde j que o c lculo das correntes de curto circuito efectuado para a hip tese de defeito franco situa o perfeitamente aceit vel nas instala e
167. ximo Pico Ipmax 4225 Curto circuito Fase Fase Inicial M ximo 2 14 41 ka Curto circuito Fase Fase Inicial M nimo l k2min 13 04 0 ka Curto circuito Fase Fase M ximo Pico Ip2max 33 89 kA Curto circuito Fase Fase Terra Inicial Maximo 2 39 09 ka Curto circuito Fase Fase Terra Inicial M nimo 2 35 36 ka Curto circuito Fase Fase Terra M ximo Pico IpEZEmax 91 91 ka Curto circuito Fase Terra Inicial M ximo 22 82 ka curto circuito Fase Terra Inicial M nimo Fkimin 20 64 ka Curto circuito Fase Terra M ximo Pico Ipimax 53 65 ka Figura 5 12 Curto Circuitos Sim tricos Assim tricos no QGE Contribuic o dos Grupos de Socorro a produzir na MT Exemplo Teste 3 87 5 3 Exemplo Teste 3 Analisando a Figura 5 13 pode se constatar que o QGE alimentado por uma rede de MT interligada a um transformador MT BT e que este por sua vez alimenta um motor ass ncrono Mais uma vez por uma quest o de simplificac o na resoluc o manual do problema desprezou se a influ ncia dos cabos condutores no c lculo das correntes de curto circuito No entanto tal como nos exemplos anteriores o calcicc tamb m permite a resoluc o do problema caso se pretenda assumir essa considerac o Os dados do problema est o apresentados na Tabela 5 3 5 3 1 Esquema Unifilar da Instalac o El ctrica REDE Figura 5 13 Esquema unifila

Desenvolvimento de uma Ferramenta de Apoio ao Projecto de

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