Introdução
A chave fusível, figura (1), é um equipamento destinado à proteção de sobrecorrentes de circuitos primários (MAMEDE FILHO, 2013). Esta é usada para proteger ramais e transformadores de distribuição (Marcos, 2010).
Figura 1 - Chave fusível.
Fonte:Adaptada de: //judycabos.com.br/produto/chave-fusivel-distribuicao-porcelana-362kv-100a-10ka-c-ferragem-rpc/
Dentro do porta fusível existe o elo fusível, figura (2). Este é a parte sensível do dispositivo, pois responde pelas características de atuação. Portanto, é principal elemento a ser dimensionado. Neste artigo, será mostrado como dimensionar elos fusíveis para proteção de transformadores e ramais de alimentação.
Figura 2-Elo fusível.
Fonte: //www.tecfuse.com.br/fusivel-k.html
Este elemento é identificado por sua corrente nominal e tipo, nessa ordem. Os tipos de elos fusíveis usados na distribuição são: K, T e H.Os elos fusíveis são descritos por curvas que relacionam tempo de resposta com corrente. Na figura (3), encontra-se curvas para os elos do tipo 10K, 15K e 25K.
Figura 3 – Curvas para os elos de 10K, 15K e 25K
Fonte: ELEKTRO (2014)
Antes de apresentar o tema proposto, é preciso entender o conceito de elo protetor e protegido. Para isso, considere a figura (4).
Figura 4 – Sistema radial simples com ramificação.
Fonte: autoria própria
Ao observar a figura (4), pode-se perceber que o elo que está mais perto do local da falta é o elo protetor, e o elo na retarguada deste, chama-se elo protegido.
Transformadores
A proteção de transformadores de distribuição é feita no lado de alta tensão (ELEKTRO ,2014) . Os elos do tipo K e H são os usados para a proteção desse equipamento. Para um dimensionamento adequado, tem-se que considerar os seguintes critérios:
- Operar para curtos-circuitos no transformador ou na rede secundária;
- Suportar continuamente, sem fundir, a sobrecarga do transformador;
- Deverá fundir em um tempo inferior 17 s, quando submetido a correntes de 2,5 a 3 vezes a corrente nominal do transformador;
- Não deverá fundir a corrente transitória de energização do transformador;
- Deve coordenar com a curva térmica do transformador;
- Deve coordenar com as proteções a montante e a jusante do transformador.
Os catálogos de fabricantes fornecem tabelas para o dimensionamento de elos fusíveis para transformadores de distribuição, tabela (1).
Tabela 1 – Elos fusíveis para proteção de transformadores trifásicos.
Fonte: Marcos ( 2010)
Note que para a rede de 13,8kV, usa-se elo do tipo H somente para potência nominal máxima de até 75 kVA.
Proteção de circuitos primários
Na proteção de ramais, devem ser utilizados somente os elos-fusíveis do tipo K (ELEKTRO, 2014). Para um dimensionamento adequado, os critérios precisam ser atendidos.
a)Deve-se usar elos fusíveis preferenciais;
b)A corrente nominal do elo-fusível deve ser superior à do maior elo de proteção dos transformadores do qual é retaguarda;
c) A corrente nominal do primeiro elo fusível, considerando o sentido da última carga para fonte, deverá obedecer à inequação 1.
d) Os demais elos fusíveis, a montante deste, devem obedecer aos critérios:
d1) Mesmo critério da inequação (1);
d2) A corrente nominal, do elo-fusível, deve ser no máximo 25% da menor corrente de curto-circuito fase-terra mínimo até o fim do trecho para o qual é proteção de retaguarda, inequação (2);
d3) O elo protegido deve coordenar com o elo protetor, pelo menos, para o valor do curto-circuito fase terra mínimo no elo protetor.
Para coordenação de elos, deve-se utilizar as seguintes tabelas:
Tabela 2 – Tabela de coordenação de elos H e K
Tabela 3 – Tabela de coordenação de elos H e T
Tabela 4 – Tabela de coordenação de elos K e K
Tabela 5 – Tabela de coordenação de elos T e T
Todas essas tabelas estão em (Marcos, 2010). Na falta destas, pode-se coordenar os elos com suas curvas de tempo x corrente. Para isso, utiliza-se a inequação (3).
Note que para que exista coordenação, entre dois elos, é necessário que o tempo do elo protetor tenha um tempo de atuação menor ou igual que 75% do tempo do elo protegido.
No pedido de compra de um elo fusível, devem-se no mínimo, as seguintes informações:
- Corrente nominal em amperes;
- Tipo(K, T ou H)
- Modelo(Botão ou argola);
Para exemplificar o que foi ensinado, será mostrado um caso de dimensionamento para um sistema de distribuição de pequeno porte, figura (5).
Exemplo: Determinar os elos fusíveis, dos transformadores e ramais de alimentação, do sistema da Figura (5). O curto-circuito monofásico, da legenda, é o fase terra mínimo.
Figura 5 – Sistema radial para estudo.
Fonte: Marcos(2010)
- Transformadores
Nessa etapa, será dimensionado os elos das chaves 5, 4 e 3, visto que nestas estão os conectados transformadores. O dimensionamento é feito com o uso da tabela (1). A figura (6) mostra o uso da tabela para o dimensionamento das chaves.
Figura 6 – Escolha dos elos fusíveis.
Fonte: Autoria própria
Portanto, os elos para chaves 5,4 e 3 são respectivamente 5H, 3H e 2H
- Ramais de alimentação
O primeiro elo a se dimensionar é o 4 Para isso, inicialmente, serão usadas as inequações (1) e (2).
Logo, os valores possíveis para o elo está no intervalo de 10 a 31. Para determinar qual é valo, tem-se que usar a tabela de coordenação entre elos K e H, tabela (2). Para isso, tem-se que fixar o elo de 5H e percorrer a tabela (2) até que o critério d3 seja atendido.
A coordenação do elo 1 é feita da mesma forma que a do elo 2, porém, utiliza-se a tabela 4.
Logo a solução será:
Figura 7 - Solução do exercício.
Conclusão
Neste artigo foi mostrado:
- O que é um elo fusível;
- Como são as curvas de corrente x tempo de um elo;
- Como dimensionar um elo para proteção de transformador de distribuição;
- Como dimensionar um elo para um ramal de alimentação;
- Exemplo de dimensionamento para um sistemas de pequeno porte.
Referências
ELEKTRO ELETRICIDADE E SERVIÇOS S.A. ND.78: Proteção de redes aéreas de distribuição. Campinas-sp: -, 2014. 54 p
Prof. Marcos A. Dias de Almeida: //www.ebah.com.br/content/ABAAAfZ4cAD/protecao-sistemas-eletricos.
MAMEDE FILHO, João. Manual de equipamentos elétricos. 4. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2013. 667 p.