O Dimensionamento dos Equipamentos de Chaveamento e Proteção da Subestação

1. Dimensionamento dos Equipamentos de Chaveamento e Proteção da Subestação

1. Transformadores de Correntes (TC`s)

Relação de Transformação:

20* x Iprim.  >  Iccmax  ⇒  Iprim.  >  Iccmax / 20

Iprim.  >  929 / 20 =  46,45 A

Icarga  <  Iprim.  ⇒  62,75  <  Iprim.  

Onde:

Icarga: Corrente máxima de carga

Iccmax: Corrente máxima de curto circuito

Iprim.: Corrente primária referente a relação do TC escolhido

* Múltiplo pelo qual ultrapassado este valor o TC saturará (20 x In). 

O nível de curto circuito no ponto de entrega sempre está aumentando devido as modificações na topologia da concessionária e da empresa geradora. Por esta razão, devemos dimensionar o TC com relações múltiplas no primário. Neste caso  adotamos o TC de 100 / 200 - 5. (Deve-se escolher um TC com relação de transformação comercial, superior ao valor encontrado, no caso 62,75 A)

Quanto a Extidão do TC:

Levando em consideração que iremos utilizar relés de sobrecorrente numéricos e que a distância dos TC`s para os referidos relés é menor do que dois metros e o cabo de interligação será de 4 mm2, utilizaremos de forma conservativa uma exatidão de 10B100 (possui um erro de 10 % para 20 x In). Com esta exatidão, a impedância total a ser ligada no secundário do TC pode ser igual a 1Ω. (Veja os cálculos a seguir)

Cálculo do Zmax do secundário do TC:

Zmax = Vsat / (20 x Isec)

Zmax = 100 / 100 = 1Ω

Onde:

Zmax: Impedância máxima a ser ligada no secundário do TC

Vsat: Tensão de saturação do TC

Isec: Corrente no secundário do TC

Cálculo da impedância total no secundário do TC:

Z3φ = l x (Zc + Zr)

Z3φ = 10 x (0,0055 + 0,02) = 0,255 Ω

Onde:

Z3φ: Impedância no secundário do TC (para esta exatidão, máximo 1Ω)

Zc: Impedância do cabo de 4 mm2

Zr: Impedância do relé numérico

l: Distância do secundário do TC ao relé

1.2.  Disjuntor de Média Tensão (52)

Quanto a corrente nominal (de carga) da SE:

Icarga= Inmax = Stotal / (1,732 x Vff)

Icarga= Inmax = 1500 / (1,732 x 13,8) = 62,75 A

Onde:

Stotal: Potência total (considerando a expansão)

Inmax: Corrente máxima da subestação

 

A menor corrente para um disjuntor (52) da classe 15 kV é 400 A. Neste caso, a corrente nominal do disjuntor será 400 A.

Quanto a capacidade de interrupção:

A potência máxima de curto circuito passante pelo disjuntor é:

Scc= 1,732 x 1,1* x Vff x Iccmax

Scc= 1,732 x 1,1 x 13,8 x ( 929 / 1000) = 24,42 MVA

Onde:

Scc: Potência de curto circuito

* Este múltiplo (1,1) indica o aumento de tensão permitido segundo os órgãos reguladores.

Como a norma NT 002 / 2002 da COELCE estabelece a potência mínima de interrupção do disjuntor (52) em 350 MVA, este será o valor adotado.

1.3.  Disjuntores de Baixa Tensão (52)

Quanto a capacidade de interrupção:

Contribuição de curto circuito através dos transformadores:

Z(Ω)750 = [Z1(%) / 100] x [Vff2 / St1]

Z(Ω)750 = [ 5,5 / 100 ] x [ (13,8)2 / 0,75 ] = 13,97 Ω

Z(Ω)750 = [Z1(%) / 100] x [Vff2 / St1]

Z(Ω)750 = [ 5,5 / 100 ] x [ (13,8)2 / 0,75 ] = 13,97 Ω

Onde:

Z(Ω)750: Impedância do transformador de 750 kVA