Dimensionamento de Redes de Distribuição PDF

29/03/21 Proteção contra sobreintensidades As redes de distribuição poderão estar sujeitas a condições anormais de funcionamento que se traduzem em elevações do valor da intensidade...

29/03/21 Proteção contra sobreintensidades As redes de distribuição poderão estar sujeitas a condições anormais de funcionamento que se traduzem em elevações do valor da intensidade de corrente de serviço (sobreintensidades): – Sobrecargas Situações em que sobre-elevação da intensidade em relação ao valor nominal é pequena. A instalação pode suportar estes regimes durante algum tempo sem sofrerem deterioração, mas em todo o caso, eles deverão ser detetados e interrompidos se persistirem. – Curto-circuitos A intensidade de corrente assume valores bastantes elevados pelo que os aparelhos de proteção deverão atuar muito rapidamente. Orlando Soares 55 55 Proteção contra sobreintensidades Secção II, Art.os 127 a 132 do RSRDEEBT – Art.o 127: “os condutores de fase das redes de distribuição serão protegidos contra sobreintensidades por meio de corta-circuitos fusíveis ou disjuntores com características adequadas” e que “o neutro não deverá possuir qualquer aparelho de proteção” – Art.os 128 e 129: proteção contra sobrecargas – Art.os 130 e 131: proteção contra curto-circuitos – Art.o 132: conjunto de indicações relativas à coordenação entre os dois tipos de proteção Orlando Soares 56 56 1  29/03/21 Condição de Proteção contra sobrecargas Art.o 128: “as características de funcionamento dos aparelhos de proteção contra sobrecargas deverão satisfazer simultaneamente as seguintes condições:” 𝐼! ≤ 𝐼" ≤ 𝐼# ! 𝐼$ ≤ 1,45×𝐼# IB IZ 1,45.IZ In I2 Orlando Soares 57 57 Conceitos aplicáveis a dispositivos de protecção Corrente estipulada - In – Valor de corrente a partir da qual são determinadas as condições de funcionamento Corrente convencional de não funcionamento - Inf – Valor especificado de corrente que pode ser suportada num tempo específico (tempo convencional) sem provocar o seu funcionamento Corrente convencional de funcionamento – I2 – Valor especificado de corrente que provoca o funcionamento antes do final de um tempo especificado (tempo convencional) Poder de corte - Pc – Valor da corrente que o dispositivo é capaz de cortar a uma dada tensão especificada e em condições prescritas de emprego e de funcionamento Orlando Soares 58 58 2  29/03/21 Fusíveis A corrente convencional de funcionamento (I2) que corresponde à corrente de fusão do fusível está relacionada com a corrente estipulada – vulgarmente designada por calibre (In) Estes fusíveis do “tipo geral” da categoria de utilização gG (acção lenta) são previstos em redes para protecção contra sobrecargas e curto-circuitos Correntes Correntes convencionais estipuladas (A) de funcionamento (A) In ≤ 4 I2 = 2,1´In 4 < In ≤ 16 I2 = 1,9´In In ≥ 16 I2 = 1,6´In Nota: Valores equivalentes aos indicados no Quadro 13.1 das RSRDEEBT. Orlando Soares 59 59 Disjuntores A corrente convencional de funcionamento (I2) que corresponde à corrente de efetivo funcionamento do disjuntor está relacionada com a corrente estipulada ou de regulação – calibre (In) Correntes Correntes estipuladas (A) convencionais de funcionamento (A) Pequenos disjuntores – Tipo doméstico I2 = 1,45´In (EN 60898, IEC/CEI 60898-2) Outros disjuntores – Tipo Industrial (NP EN 60947-1, EN 60947-1, IEC/CEI 60947-1) I2 = 1,30´In Nota: Valores equivalentes aos indicados no Quadro 13.2 das RSRDEEBT. Orlando Soares 60 60 3  29/03/21 Seletividade das Proteções Para que haja seletividade entre proteções colocadas em série, é necessário garantir que, em caso de defeito, apenas atue o aparelho de proteção situado imediatamente a montante do defeito, permitindo, assim, que continuem a funcionar as canalizações situadas a montante dessa proteção e que não tenham sido afetadas por esse defeito. Quando há fusíveis em série, como é o caso de canalizações derivadas de outras, em que é regulamentarmente obrigatório colocar proteções quando há mudanças de secção, para que haja seletividade na atuação desses fusíveis é necessário usar, nas derivações da rede (ou, em alternativa, nas canalizações principais) fusíveis cuja relação seja de 1:1,6 ou superior, o que é o mesmo que usar fusíveis com “saltos” nos valores normalizados da série e nunca fusíveis com valores seguidos dessa série*. Orlando Soares 61 61 Seletividade das Proteções (cont.) Por exemplo, quando se usarem fusíveis de 315 A na canalização principal, a canalização derivada não poderá ter fusível de calibre superior a 200 A, uma vez que o de 250 A não assegura a seletividade. Ou seja, quando a canalização principal tiver uma secção de 185 mm2 (LVAV 3x185+95, cujo fusível de proteção é de 315 A), nunca se poderá usar, como cabo derivado e por razões regulamentares relativas à aplicação deste critério, um cabo de 150 mm2 (LVAV 3x150+70, cujo fusível de proteção é de 250 A), mesmo que essa fosse a secção do cabo a usar em resultado da aplicação dos outros dois critérios. * Os valores de In da série normalizada dos fusíveis mais usuais para a gama se secções dos cabos em uso são: 20 – 25 – 32 – 40 – 50 – 63 – 80 – 100 – 125 – 160 – 200 – 250 – 315 A. Há seletividade, no mínimo, entre os fusíveis da série sublinhada ou entre a dos fusíveis em itálico, não havendo seletividade entre os valores das duas séries, quando os valores em causa forem seguidos (por exemplo, 160 A e 125 A ou 315 A e 250 A são valores seguidos). Orlando Soares 62 62 4  29/03/21 In, Inf e If de Fusíveis In Inf I2 In Inf I2 2 3 4 80 104 128 4 6 8 100 130 160 6 9 11 125 150 200 8 12 15 160 192 256 10 15 19 200 240 320 12 17 21 250 300 400 16 22 28 315 378 504 20 28 34 400 480 640 25 35 44 500 650 800 32 42 51 630 756 1008 40 52 64 800 960 1280 50 65 80 1000 1200 1600 63 82 101 1250 1500 2000 Orlando Soares 63 63 In, Inf e If de Disjuntores In Inf I2 In Inf I2 6 6,3 8,1 160 168 216 8 8,4 10,8 200 210 270 10 10,5 13,5 250 263 338 12 12,6 16,2 315 331 425 16 16,8 21,6 400 420 540 20 21 27 500 525 675 25 26,3 33,8 630 662 851 32 33,6 43,2 800 840 1080 40 42 54 1000 1050 1350 50 53 68 1250 1313 1688 63 66 85 1600 1680 2160 80 84 108 2000 2100 2700 100 105 135 2500 2625 3375 125 131 169 Orlando Soares 64 64 5  29/03/21 Localização dos dispositivos de proteção Sobrecarga – No início da canalização e sempre que houver alteração na corrente admissível da canalização a proteger (mudança de secção, natureza, tipo e/ou modo de estabelecimento) Exceção: Se a canalização de menor corrente admissível estiver protegida contra sobrecargas e contra curto-circuitos por aparelhos colocados a montante. Curto-circuitos – Em regra, no início da canalização sempre que houver alteração na corrente admissível da canalização a proteger (mudança de secção, natureza, tipo e/ou modo de estabelecimento) Exceção para canalizações compostas por troços de secção diferenciada – podem ser colocados em qualquer ponto da canalização desde que garantam a proteção do troço de menor intensidade admissível existente a jusante e o comprimento desse troço não seja superior ao determinado pela aplicação da regra do triângulo. Orlando Soares 65 65 Comprimentos máximos Comprimentos máximos admissíveis (Lmax) em redes subterrâneas em função do fusível usado na proteção da canalização contra curto-circuitos (In) Nota: o Art.º 131 – comentário do RSRDEE apresenta tabelas completas de comprimentos máximos e correntes de curto- circuito para vários tipos de canalizações protegidas por fusíveis de APC, do tipo gG (gL nas normas VDE alemãs) Orlando Soares 66 66 6  29/03/21 Comprimentos máximos Comprimentos máximos admissíveis (Lmax) em redes aéreas em torçada em função do fusível usado na proteção da canalização contra curto-circuitos (In) Nota: os valores de fusíveis de proteção contra curto- circuitos assinalados com sombreado, de calibre superior aos dos fusíveis de proteção contra sobrecargas, que estão assinalados a negrita, são indicados apenas para efeitos da aplicação dos comprimentos máximos na “regra do triângulo” em relação à proteção destas canalizações contra curto- circuitos em canalizações derivada Orlando Soares 67 67 Comprimentos máximos protegidos contra curto-circuitos por fusíveis Orlando Soares 68 68 7  29/03/21 Comprimentos máximos protegidos contra curto-circuitos por fusíveis Orlando Soares 69 69 Condição de Proteção contra curto- circuitos Art.o 130: – Ponto n.º 1: indica que esta condição de proteção fica assegurada se a intensidade nominal dos aparelhos de proteção contra curto-circuitos for determinada de modo que t ap £ t ft a corrente de curto-circuito seja cortada antes da canalização poder atingir a sua t ap £ 5 s temperatura limite admissível; S – Ponto n.º 2: deverá ser comparada a t ft = k × característica de funcionamento I cc tempo/corrente do aparelho de proteção com a característica de fadiga térmica da canalização, para o mesmo valor de corrente de curto-circuito; Orlando Soares 70 70 8  29/03/21 Condição de Proteção contra curto- circuitos (cont.) k é uma constante cujo valor depende da característica do material isolante e do material condutor: = 115 condutores com alma de cobre isolada a policloreto de vinilo; = 135 condutores de alma de cobre isolada a borracha natural, borracha butílica, polietileno reticulado ou etileno-propileno; = 159 condutores nus de cobre = 76 condutores com alma de alumínio isolada a policloreto de vinilo; = 87 condutores de alma de alumínio isolada a borracha natural, borracha butílica, polietileno reticulado ou etileno-propileno; = 104 condutores nus de alumínio; = 97 condutores nus de ligas de alumínio; = 115 ligações dos condutores de cobre soldadas a estanho. S é a secção dos condutores em mm2 (menor dos valores de entre a fase e o neutro). Icc é a corrente de curto-circuito mínima que resulta de um curto-circuito franco verificado no ponto mais afastado do circuito. 0,95.U ns Expressão aproximada de I cc = ( 1,5. RF20º C.LF + RN20º C.LN ) cálculo da corrente de curto- circuito mínima fase-neutro Orlando Soares 71 71 Condição de Proteção contra curto- circuitos (cont.) O fator 0,95 corresponde a uma queda de tensão de 5% a montante do secundário do transformador (queda no transformador mais linha de AT) A temperatura média durante o curto-circuito é de 145º C, logo há que fazer a correção de 20º C para 145º C, conduz ao fator multiplicativo de 1,5 U= 230 V se houver neutro no canalização 400 V para sistemas a três condutores (sem neutro distribuído) Orlando Soares 72 72 9  29/03/21 Curvas médias características Tempo- Corrente para Fusíveis gG Orlando Soares 73 73 Cálculo do Poder de Corte do Fusível F O cálculo do p.d.c. do fusível exige a simulação de um defeito trifásico simétrico c=1,1 em MT e AT c ´U n xcc pu = c=1 em redes de 400V I cc c=1,05 em BT A reactância de fugas a montante do Valores de Base transformador (referida à potência de Se: Sccbase=500 MVA base de 500 MVA) deve ser dada por Unbase=400 V Então: Scc=1 pu Sbase x f pu = x f% Icc=1 pu S Orlando Soares 74 74 10  29/03/21 Cálculo do Poder de Corte do Fusível F A impedância equivalente vista do ponto de defeito é, então, dada por: Z eq pu = jxcc pu + jx f pu O valor eficaz da componente simétrica da corrente de curto-circuito é: Sbase I base = 3U base I cceficaz = I cc pu ´ I base c ´U n I cc pu = Z eq pu Orlando Soares 75 75 Cálculo do Poder de Corte do Fusível F O valor de pico da corrente de curto-circuito é obtido a partir do valor eficaz da corrente i pico = 2 ´ k ´ I cc K – coeficiente que dá informação da componente exponencial da corrente de curto-circuito (depende das partes reais e imaginárias da impedância equivalente vista do ponto de defeito) R -3 k = 1,02 + 0,98 ´ e X k=1,8 para redes BT (existe alguma resistência, parte real da impedância quase nula) Orlando Soares 76 76 11  29/03/21 Cálculo do Poder de Corte do Fusível F1 Requer a simulação de um defeito trifásico simétrico junto a F1 (extremo do cabo QGBT-A) Agora, além do Zeq calculado atrás (impedância equivalente a montante do transformador + reactância de fugas do transformador) há que somar a impedância do cabo QGBT-A a 20º C Z cabo = Rcabo + jwLcabo Z cabo Z cabo pu = = Rcabo pu + j.X cabo pu 2 U base Z base Z base = S base Z eq pu = jxcc pu + jx f pu + Z cabo pu Orlando Soares 77 77 Exemplo 5 Consideremos a rede de distribuição da figura. A canalização QGBT-A é constituída por um cabo VAV 3x70+35 mm2. A canalização S1 alimenta um prédio onde existem 2 habitações com potência instalada de 13,8 kVA e 8 habitações com 10,35 kVA, e um quadro de serviços comuns de potência contratada de 10,35 kVA. A saída S2 alimenta um prédio onde se encontra instalados 5 quadros com potência de 13,8 kVA cada (4 habitações e SC) e a saída S3 alimenta um prédio com 3 quadros com potência de 10,35 kVA cada (2 habitações e SC). Considere que todas as potências contratadas se referem a contratos em regime trifásico. a) Dimensione o condutor correspondente à saída S1 e o fusível respetivo. Sabe-se que este condutor será enterrado não havendo mais nenhum condutor na mesma vala. Verifique as condições de proteção contra sobrecargas, curto-circuitos e queda de tensão. b) Calcule o poder de corte dos fusíveis F e F1. Orlando Soares 78 78 12  29/03/21 Cálculo do baricentro do PT A determinação do baricentro de cargas consiste na obtenção das coordenadas X e Y, médias pesadas dos centro geométricos dessas cargas, referidos a um sistema de eixos ortogonal arbitrário, em que os pesos são as potências aparentes das mesmas. Em principio este é o ponto ideal para colocar o PT mas há mais variáveis a considerar, em particular o disposto nos Art.os 33º, 36º e 37º do RSSPTS. å xi ´ Si å yi ´ Si X= i Y= i å Si å Si i i Orlando Soares 79 79 Exemplo 6 Considere-se a planta de uma certa instalação onde são indicadas as cargas, sua potência e localização relativamente a um sistema de referência arbitrário. Y (m) S2 S4 200 S1=100 kVA S3 S2=150 kVA S5 100 S3=100 kVA S4=300 kVA S1 40 S5=200 kVA 50 100 230 X (m) Orlando Soares 80 80 13  29/03/21 Cálculo do baricentro do PT 50 ´100 + 50 ´150 + 100 ´100 + 230 ´ 300 + 230 ´ 200 X= = 161,8 m 850 40 ´100 + 200 ´150 + 130 ´100 + 200 ´ 300 + 100 ´ 200 Y= = 149,4 m 850 Y (m) S2 S4 200 B 149,4 x S3 S5 100 S1 40 50 100 161,8 230 X (m) Orlando Soares 81 81 Implantação do PT Os PT(s) deverão localizar-se – Em domínio público, com acesso livre e direto à via pública – O mais possível no centro de cargas, junto de arruamento público – Podem ser integrados nos edifícios quando existir projeto de arquitetura dos mesmos – Acesso franco e direto de pessoal e material, com porta voltada para a via pública e ventilação (entrada e saída de ar) são previstas com aberturas para o exterior, garantido o arrefecimento do(s) transformador(es) de potência – PT(s) exteriores localizados em jardins, o caminho de acesso à porta deverá ser sempre inferior à cota mais baixa da edificação onde se encontra instalado – O(s) PT(s) não poderão ser localizados em zonas contíguas a depósitos de água, gás, cisternas, etc. – Deverá ser previamente acordado com o Centro Local de Distribuição da EDP a localização dos PT(s) – O promotor será o responsável pela prévia aprovação pela C. M. dos projetos de implantação, aspeto arquitetónico e enquadramento paisagístico dos edifícios e cabinas pré-fabricadas destinadas aos PT(s) Orlando Soares 82 82 14  29/03/21 Cálculo da Potência do PT A determinação do número de PT’s necessários para a alimentação de energia elétrica de um loteamento ou urbanização deverá ser efetuado atribuindo uma potência unitária por PT de 630 kVA, sendo que podem ser usados as gamas de 400 kVA e 630 kVA, sendo só aceites outros valores devidamente justificados (ex.: Edifícios em altura com potências concentradas elevadas, podendo utilizar-se, neste caso, dois transformadores) Sempre que a potência do loteamento/ urbanização seja superior a 200 kVA o fornecimento deve ser em MT Nota: Para efeito de sistematização da informação relativa às potências a requisitar, por lote, e no total do empreendimento, recomenda-se a utilização de uma ficha síntese do loteamento para o cálculo da potência total por PT. Recomenda-se uma capacidade de expansão de 20%. Orlando Soares 83 83 Constituição dos PT’s Devem obedecer aos projetos-tipo da DGEG – Projeto-tipo de PT’s Aéreos dos tipos A e AS – Projeto-tipo de PT’s Aéreos dos tipos AI-1 e AI-2 – Projeto-tipo de PT’s em cabina alta do tipo CA-1 (até 250 kVA) e CA-2 (400 e 630 kVA) – Projeto-tipo de PT’s em cabina baixa do tipo CBU CBL e às regras/especificações constantes no GTU (DIT-C11-010/N, de Maio 2006 da EDP Distribuição) Orlando Soares 84 84 15