1INSTITUTO FEDERAL DA BAHIA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA EM ELETRO-ELETRÔNICA COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA INSDUTRIAL ELÉTRICA DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO HELDER HENRI SILVA E CALDAS SALVADOR-BA ABRIL/2015 2 SUMÁRIO SUMÁRIO.................................................................................................................. 2 1 INTRODUÇÃO...............................................................................................3 2 ASPECTOS CONSTRUTIVOS.....................................................................5 3 ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA......................................................................6 ou que esta lhe imponha.3 1 INTRODUÇÃO Os disjuntores têm como função principal interromper correntes de falta como as de curto-circuito em pequenos intervalos de tempo. assim como as normas criadas para a padronização de suas características. de forma segura e sem danificar térmica ou fisicamente qualquer de suas partes componentes. Ao mesmo tempo. A ABNT NBR IEC 62271-100:2006 descreve disjuntores como sendo equipamentos eletromecânicos de manobra. ou abertura em condições de curto-circuito. a experiência acumulada com sua utilização em diversas formas de aplicação tem possibilitado novas percepções para uma melhor aplicação. sendo esta uma das tarefas mais difíceis confiadas aos equipamentos instalados em sistemas de potência. Quando o equipamento está em estado aberto. as quais podem ser realizadas nas operações de abertura ou de fechamento de um ponto qualquer da rede. devem ser capazes de estabelecer correntes de falta. de estabelecer e interromper correntes de magnitudes muito menores e de isolar partes dos sistemas quando na posição aberta. No estado fechado o disjuntor deve suportar a corrente nominal da linha. abertura ou fechamento em operação com carga nominal. Sendo o equipamento mais eficiente de manobra de circuitos elétricos. As tecnologias utilizadas para o projeto. sem ultrapassar os limites de temperatura e condições previstas de normalidade. seja para um simples Liga\Desliga ou ainda atuando em condições de curto-circuito. por exemplo. em qualquer que seja a condição operativa que a rede se encontre. a distância de isolamento entre seus contatos deve suportar a tensão de operação. devido a surtos de manobra ou descargas atmosféricas. que se destinam à realização de chaveamentos em redes elétricas. . fabricação e ensaio dos disjuntores têm evoluído bastante nos últimos anos. A necessidade de realizar todas essas tarefas de forma absolutamente confiável. bem como sobre tensões internas. Ao mesmo tempo. Os disjuntores compõe o principal item relacionado à segurança de redes de distribuição. para impedir danos aos demais equipamentos. onduzir a corrente de carga das linhas. ele deve interromper. a seco. Além disso. . Por isso. isolar tensão do sistema. não ser afetado por vibrações. pois um grande número de tarefas é exigido dele de modo a impedir danos aos demais equipamentos e sistemas. sendo que não deve interrompe-las prematuramente pequenas correntes indutivas para que não provoque sobre tensões no sistema. possuem complexidade razoável e custo geralmente elevado. inclusive evitar arcos voltaicos internos devido a interrupção. deve suportar termicamente a corrente nominal de carga do sistema. disjuntores modernos operam em condições climáticas e atmosféricas adversas. É importante que equipamentos deste porte possuam um alto grau de confiabilidade. requerer pouca manutenção e ser de fácil montagem. em atmosfera poluída. e entre seus pólos. em relação a terra.4 Além das manobras com correntes de cargas. e stand-by. ser compacto. etc). como: Abrir e fechar um circuito no menor tempo possível. conduzindo a corrente nominal em um período longe de tempo. Os disjuntores devem satisfazer as condições básicas de operação. devendo estar sempre prontos para atuar em faltas no sistema. com segurança. manobra sobre oposição de fase onde o disjuntor deve ser capaz de atuar desenergizando o sistema para fins de proteção do circuito e segurança de pessoas. suportar térmica e mecanicamente a corrente de curto circuito do sistema por um determinado tempo segundo especificações do fabricante. Estes arcos provocam a elevação rápida da temperatura interna do equipamento e este deve suportar esta ascensão mesmo estando sob sol intenso ou chuvas. Visto isso. altas correntes de curto-circuito. ter adequada resistência mecânica. existem correntes as capacitivas. sob quaisquer condições do meio ambiente (sob chuva. eliminando quando presente. um ou mais pares de contatos. valores esses que devem constar e serem solicitados em suas especificações técnicas. ou o seu circuito de comando. sob a ação de um comando.5 2 ASPECTOS CONSTRUTIVOS Os disjuntores são construídos basicamente por: Partes condutoras de corrente. . que é o local onde se efetuam as ações elétricas de abertura e fechamento da rede elétrica em questão. o ar comprimido. de minimização da ação e da presença do arco voltaico dentro das câmaras. gerada pela presença do arco. é o seu acionamento. a saber: a primeira. Dependendo dos níveis da corrente a ser interrompida e do valor da resistência de arco voltaico gerado. o arco voltaico estabelecido entre eles e gerados durante esses processos de manobras ou chaveamentos. É fundamental que o dimensionamento físico do disjuntor seja compatível com os níveis dinâmico. realizam. é onde se processam as ordens operativas debertura ou de fechamento do mesmo. Os dielétricos mais usualmente encontrados. existente no interior da câmara. são: os óleos isolantes (naftênicos e parafínicos). Onde as duas principais são partes fisicamente distintas. bem como. impondo um esforço térmico altamente estressante aos contatos do disjuntor e aos demais materiais internos existentes na câmara interruptora. A extinção do arco voltaico é auxiliada através da presença de um material dielétrico. transitório e permanente dos esforços que lhe são impostos durante suas operações. denominados de fixo(s) e móvel(eis). e destinados a tais fins. onde se processam as informações de estado. Esta parte. elevação essa. ou o fechamento da corrente elétrica entre dois terminais de uma rede. elétrico ou manual. Nessa câmara. Componentes auxiliares. a fim de se evitar danos térmicos. Partes isoladoras. o vácuo e o gás SF6 (Hexafluoreto de Enxofre). denominada de câmara de interrupção. os quais em geral. Dispositivos de extinção de arcos. elétricos e/ou mecânicos em quaisquer de suas partes componentes. atuam resfriando e abaixando a temperatura interna na câmara. A segunda parte construtiva de um disjuntor. o ar seco. a abertura. Mecanismos de operação. a temperatura do mesmo assume valores da ordem de 1000°C ou mais. ou de chaves. é extremamente importante. que permitirão estabelecer a continuidade do sinal de corrente através das mesmas. os quais são colocados em série com essas bobinas no circuito de abertura.close coil”). ou nas de fechamento (BF ou “CC . os dispositivos de interrupção estão mergulhados em óleo isolante. Dependendo da classe de tensão na qual o disjuntor é instalado. em que se encontra este disjuntor. ou realizando a função de “anti-pumping” no circuito de fechamento do mesmo. de V = + 125 [ Vdc]. e esta liberação de gases dá início a um grande fluxo de óleo que alonga o arco elétrico criado. verificar o valor da corrente circulante através dessas bobinas. Em geral esses valores. gases como hidrogênio são liberados devido às altas temperaturas desenvolvidas no meio.trip coil”). Nesse ponto. resfriando os contatos e deionizando o dielétrico. em geral são alimentadas através de um barramento de tensão contínua. . evitando-se assim. definem-se a quantidade de interruptores instalados no equipamento. contatos auxiliares do próprio disjuntor. No momento da operação. danos e até mesmo.1 Disjuntores a Óleo Nos disjuntores a óleo. Essas operações são realizadas. 2. ou através de relés específicos. e outra onde este recipiente é isolado de terra ("live tank"). ou de dispositivos de controle. Entre esse barramento e as respectivas bobinas. através de sinais elétricos que são recebidos em suas bobinas de abertura ( BA ou “TC . existem os contatos de relés. Há duas categorias consideradas: uma onde o recipiente contendo o óleo é metálico e aterrado ("dead tank"). a queima dessas unidades. tais como. os valores de seus limites térmicos. são monitorados por dispositivos especiais. bem como. as quais.6 aberto ou fechado. duas câmaras de extinção conectadas na parte inferior das buchas. compostos basicamente por um grande tanque metálico conectado ao potencial de terra. Disjuntores GVO de alta tensão possuem unidades individuais por fase.1 Disjuntores a Grande Volume de Óleo São disjuntores que possuem uma alta capacidade de interrupção. o mecanismo de acionamento dos contatos móveis. conectadas mecanicamente pelo mecanismo de operação de abertura e fechamento. Dentro deste tanque estão instalados os contatos principais. o mecanismo de acionamento e a câmara de extinção. transformadores de corrente conectados na parte inferior das buchas.7 2. e quando necessário. . Cada fase é constituída por um tanque contendo duas buchas externas com a função de isolar a parte metálica do potencial.1. os contatos móveis que fazem a ligação elétrica entre as câmaras. Esta técnica está classificada como uma das mais limpas por . realizando a filtragem devido à carbonização gerada durante as interrupções de corrente.1. 2.8 2. os fabricantes começaram a pesquisar uma forma de utilizar menos óleo no equipamento. Principais vantagens em relação aos disjuntores a GVO: Redução da quantidade de óleo isolante utilizado. e São encontrados em todas as classes de tensão.2 Disjuntores a Ar Comprimido Os disjuntores a ar comprimido utilizam o ar natural comprimido em reservatórios como elemento de extinção do arco elétrico gerado durante a abertura e fechamento dos contatos. O isolamento para a terra é garantido por isoladores de porcelana. Por causa disso. melhoramento das características dielétricas e melhoramento do desempenho desses novos disjuntores. tais como: redução da quantidade de óleo utilizado. Necessita cerca de 20% do óleo utilizado em um GVO. Essas pesquisas resultaram em avanços que trouxeram grandes modificações.2 Disjuntores a Pequeno Volume de Óleo A grande quantidade de óleo utilizada nos disjuntores a GVO requer do técnico uma manutenção periódica. chamados "disjuntores a Pequeno Volume de Óleo". sendo que a segunda técnica é mais eficiente e mais utilizada no momento. o fluxo de ar passa pelo centro do contato móvel somente. o fluxo passa pelo centro dos contatos móveis e fixos. Há duas técnicas usuais empregadas para extinguir o arco elétrico por meio de ar comprimido: sopro de única direção (mono-blast) e sopro de duas direções (duo-blast). utiliza-se muitas vezes. quanto os reservatórios individuais de cada disjuntor com a pressão nominal de trabalho. Figura 4 . A válvula de sopro permite a injeção do ar comprimido a passar pelos contatos resfriando e alongando o arco desenvolvido. A intensidade e a velocidade do fluxo de ar determinam a eficiência do disjuntor [6]. localizadas na câmara de comando.Disjuntor Delle Alsthom PK (CTEEP. que agora está ionizado. se abrem permitindo a circulação do ar pelos contatos. O princípio de funcionamento se faz da seguinte forma: ao comandar o disjuntor. Nos disjuntores de sopro de duas direções. necessitando sempre de grandes cuidados com a qualidade dos reservatórios. garantindo a isolação necessária entre os contatos móveis e fixos. Para manter os reservatórios destes disjuntores pressurizados. Nos disjuntores com sopro de única direção. porém comprimido em alta pressão. para a atmosfera. suas válvulas de sopro e exaustão. uma central de ar comprimido. onde alguns compressores se encarregam da tarefa de manter tanto os reservatórios centrais.9 utilizar o próprio ar que respiramos. 2008) . enquanto que a válvula de exaustão conduz este ar. 2 g/l). inodoro e extremamente estável e inerte até temperaturas em torno de 5000°C devido sua estrutura molecular simétrica. como por exemplo. Pode haver outras reações liberando compostos secundários de enxofre como SF4 e S2F2.10 2. possuindo as mesmas capacidades dielétricas. Esta propriedade. Este gás possui peso específico de 6. Assim. Caso ocorra vazamento num local assim. comportando-se como um gás nobre.3 Disjuntores a SF6 A aplicabilidade do SF6 como meio extintor e isolante possibilitou aumentar os níveis de tensão e corrente em disjuntores. podendo causar acidentes fatais por asfixia. a reação se dá opostamente causando a recomposição do gás. Outro aspecto importante a ser observado é sua decomposição perante descargas elétricas. portanto. o gás se acomoda em frestas e lugares baixos. a decomposição desses elementos nas paredes da câmara do disjuntor não causa problemas ao mesmo. O SF6 é um gás não tóxico. usar artifícios como instalar vários interruptores em série. Assim. nem aumentar exageradamente as câmaras contendo o gás [3]. não combustível. não necessitando. Quando a temperatura começa abaixar. ou tungstênio (WF6). também combinações não condutoras. subestações blindadas. devido seu peso.14 g/l. Essas novas combinações são geralmente fluoretos de cobre (CuF2). já que suas propriedades químicas garantem uma isolação bem mais alta em relação ao ar. ligada ao fato de ser inodoro e incolor. sendo estes compostos não condutores. As descargas elétricas ocasionadas nos momentos das operações tendem a decompor o gás SF6 em intensidades proporcionais às energias geradas. requer cuidados ao se trabalhar com grandes quantidades em instalações fechadas. em torno de cinco vezes mais pesado que o ar (1. A recomposição não é completa pelo fato de haver reações secundárias entre o gás decomposto e metais vaporizados oriundos dos contatos e outras partes do disjuntor. . um disjuntor a gás SF6 pode ser construído em tamanho bem reduzido em relação ao disjuntor a ar comprimido. causando o deslocamento de todo o ar oxigênio. sua vida útil será o próprio período pelo qual o disjuntor atenda aos critérios do circuito onde instalado.11 Uma aplicação importante aos disjuntores a SF6 é o isolamento de subestações blindadas que permite considerável redução da área ocupada. ou pelo elevado custo do solo nesta região. 2. A instalação de uma subestação blindada pode ser determinada pela inexistência de área suficientemente ampla em um centro urbano. Dispensa o uso de capacitores e resistores de pré-inserção para interromper faltas.4 Disjuntores a Vácuo Disjuntores a vácuo têm encantado seus projetistas por muitos anos por causa de suas grandes vantagens no quesito extinção de arco elétrico. . Dentre as vantagens. Não emitem gases. Requerem uma baixa energia para o acionamento de seus comandos. nem chamas. e em muitos casos. Não requerem manutenção. Podem ser usados na horizontal ou vertical. pode-se citar: São completamente fechados e não necessitam de fontes externas de gás ou óleo. A ausência de íons após a interrupção dá aos disjuntores a vácuo. o plasma diminui quando esta decresce e se aproxima a zero. ar comprimido e gás SF6. consequentemente. o intervalo entre os contatos é rapidamente desionizado pela condensação dos vapores metálicos sobre os eletrodos. A intensidade da formação desses vapores metálicos é diretamente proporcional a intensidade de corrente e. já que muito dinheiro se gasta com horas trabalhadas e peças substituídas em disjuntores a óleo.12 São silenciosos em suas operações. com as tecnologias modernas este valor já começa a diminuir. no entanto. Nos disjuntores a vácuo. Atingindo o zero de corrente. A desvantagem desta técnica está no alto custo no desenvolvimento do disjuntor. o arco que se forma entre os contatos é bastante diferente dos arcos em outros tipos de disjuntor. sendo basicamente mantido por íons de material metálico vaporizado proveniente dos contatos. . características quase ideais de suportabilidade dielétrica. O fato de ter uma manutenção praticamente inexistente faz com que o custo final possa ser comparado ao das outras técnicas com o decorrer dos anos de trabalho dos equipamentos. Este sopro pneumático. induzindo o arco voltaico para dentro das câmaras de extinção.13 2. As forças que induzem o arco para dentro das fendas da câmara são produzidas pelo campo magnético da própria corrente. eventualmente.5 Disjuntor a Sopro Magnético Neste tipo de disjuntor. Fragmentação do arco em vários arcos menores. ou ainda de uma combinação dos dois. Existem vários tipos e formatos de câmaras de extinção para disjuntores a sopro magnético. por um sopro pneumático auxiliar produzido pelo mecanismo de acionamento. Resfriamento do arco em contato com as múltiplas paredes da câmara. cujo campo magnético é insuficiente para induzir o arco para dentro da câmara. passando por uma ou mais bobinas (daí o nome de sopro magnético) e. As placas que formam a câmara podem ser de material isolante e refratário ou de aço. . os contatos se abrem no ar. é muito importante no caso de interrupção de pequenas correntes. nas várias fendas da câmara de extinção e. onde ocorre a interrupção. Este aumento na resistência do arco é conseguido através de: Aumento no comprimento do arco. devido a um aumento na resistência do arco e. o que ocasionaria tempos de arcos muito longos. na sua tensão. em série. consequentemente. acontecendo nesta operação o carregamento simultâneo da mola de abertura. a vácuo e SF6 existindo nas configurações mono e tripolar. os quais podem ser de corrente contínua ou alternada. Este tipo de acionamento é mais difundido para disjuntores para tensões no valor de até 138KV em grande volume de óleo. Quando o mecanismo de disparo é acionado. acionando os contatos do disjuntor. sendo este um princípio comum a todos as formas de acionamento. Pode-se ter também o acionamento manual. pequeno volume de óleo. O sistema de acionamento por mola tem funcionamento simples. a mola é destravada. Devendo ter em mente que a . tornando-o ideal para média tensão. sendo as principais as do tipo de núcleo externo (onde o campo magnético é produzido pela corrente a ser interrompida circulando através de bobinas) ou interno (onde o campo é produzido pelo próprio arco voltaico através de um circuito magnético formado pela própria câmara). dispensando qualquer supervisão. fechando-o. sopro magnético. 2.14 Os circuitos magnéticos de sopro também possuem várias configurações. bem como a necessária liberação desta energia através de mecanismos apropriados. 2.6. As molas são carregadas através de motores.1 Acionamento por solenoide Neste sistema.6. 2. pois o disjuntor na condição fechado deverá estar sempre com energia armazenada para a operação de abertura. quando do comando de abertura e fechamento do mesmo. uma bobina solenoide é utilizada diretamente para acionar os contatos na operação de fechamento e também para carregar a mola de abertura.6 Sistemas de Acionamento É o subconjunto que deve possibilitar o armazenamento de energia necessária à sua operação mecânica. Este tipo de acionamento não é muito utilizado pois tem capacidade de armazenamento de energia limitada.2 Acionamento por Mola A energia para o fechamento é acumulada em uma mola. 2.6. que acionam os mecanismos dos contatos via êmbolos solidários. um volume reservado a quantidade prefixada de N2. embora possa ser usado para disjuntores a óleo e SF6. ou através de conexões pneumáticas. de maneira a se prever qualquer falha na operação.3 Acionamento a Ar Comprimido Consiste em armazenar a energia necessária à operação do disjuntor em recipientes de ar comprimido. 2. a qual é liberada através de disparadores atuando sobre válvulas. A bomba hidráulica de alta pressão comprime o óleo e o N2 até que seja atingida a pressão de serviço . de um lado. É geralmente utilizado para disjuntores de média ou alta tensão e é a solução natural para disjuntores que usam o ar comprimido como meio extintor. de outro.15 ausência de supervisão barateia o custo do disjuntor porém.4 Acionamento Hidráulico A energia necessária para a operação do disjuntor é armazenada em um acumulador hidráulico que vem a ser um cilindro com êmbolo estanque tendo. o óleo ligado aos circuitos de alta e baixa pressão através da bomba hidráulica e.6. não permite que se tenha controle das partes vitais do acionamento. por efeito joule.16 (aproximadamente 320 bar).7 Função Desempenhada no Sistema Disjuntores são dispositivos utilizados nos circuitos elétricos com a finalidade de proteger equipamentos. 2. que é da ordem de 320 atm. A severidade desta operação de interromper correntes de curto-circuito tem aumentado imensamente durante os últimos anos. que é conseguido através da pressão de operação. grandes quantidades de energia com temperaturas que podem atingir valores da ordem de 50000 °C e pressões na ordem de 100 MPa para um volume menor que um litro. linhas de transmissão e outros circuitos conectados à jusante do ponto de sua instalação. 3 ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 3. Arcos elétricos gerados durante estas interrupções dissipam. Através de disparadores de abertura ou fechamento são acionadas as válvulas de comando que ligam o circuito de óleo com o êmbolo principal de acionamento. aliada às suas reduzidas dimensões. como resultado do crescimento das conexões das redes elétricas de distribuição primária e secundária. protegendo os equipamentos e as linhas de transmissão localizados dentro da sua área de atuação. Correspondendo ao limite superior da tensão máxima do sistema onde o equipamento de manobra e mecanismo de comando é previsto ser utilizado.1 Tensão Nominal Tensão Nominal é aquela para qual o disjuntor foi construído. A tarefa mais crítica pela qual o disjuntor é submetido é a de interromper correntes de curto-circuito. atuam de modo a eliminá-la. Em condições de falta. Possuindo como valores nominais: Classe I para tensões nominais iguais ou inferiores a 245 kV . Tem como característica principal sua grande capacidade de armazenamento de energia. após a interrupção.420 kV . .5 kV – 100 kV – 123 kV – 145 kV – 170 kV . que constitui o limite da TRT presumida do circuito que o disjuntor deve interromper.17 Série I . no caso de um curto circuito em seus terminais". No caso de estarmos em presença de uma rede com o neutro isolado. à distância de poucos quilômetros do disjuntor) [6]. uma tensão não inferior à tensão de restabelecimento transitória especificada. ou se o curto circuito trifásico não foi à terra a tensão através dos contactos do disjuntor a abrir em primeiro lugar.362 kV .2 Tensão de Reestabelecimento Transitório Nominal Denomina-se tensão de restabelecimento transitória (TRT) a diferença de potencial entre os terminais do disjuntor em seguida à interrupção de uma corrente. Nos testes de abertura de curto-circuito é necessário não somente que o disjuntor seja submetido às correntes que caracterizam sua capacidade de interrupção.76 kV – 8. no período transitório anterior ao amortecimento das oscilações. Série II (baseado em valores praticados na América do Norte): 4.3 kV – 72. aumentará 50 % durante o intervalo de tempo em que as duas outras fases ainda são atravessadas por corrente. A tensão de restabelecimento transitória é particularmente elevada em seguida à abertura de faltas terminais (faltas ocorridas praticamente sobre os terminais dos disjuntores. seja nos barramentos.5 kV.3.245 kV.2 kV – 12 kV – 17. Classe II para tensões nominais superiores a 245 kV 300 kV .5 kV – 24 kV – 36 kV – 52 kV – 72.800 kV 3. como também que entre seus terminais seja estabelecida.8 kV – 38 kV – 48. seja nas saídas de linha) e de faltas quilométricas (faltas ocorridas sobre linhas de transmissão.6 kV – 7.25 kV – 15 kV – 25. É a tensão de referência associada à capacidade de interrupção nominal em curto circuito.550 kV . em geral.3 Corrente Nominal Corrente Nominal é o valor máximo da intensidade de corrente que pode circular por suas partes condutoras. sem aquecê-las. isto é. A corrente nominal de regime contínuo do equipamento de manobra e mecanismo de comando é o valor eficaz da corrente que este deve ser capaz de conduzir continuamente sob as condições especificadas de uso e funcionamento. 3. eficaz) . especificada na IEC 60059. ao primeiro pico de corrente após o início da falta (figura 31).18 3. A capacidade de Interrupção nominal em Curto circuito é o valor mais elevado da corrente de curto-circuito que o disjuntor é capaz de interromper. É conveniente que os valores das correntes nominais de regime contínuo sejam escolhidos da série R 10. nas condições de uso e ensaio estabelecidas na norma IEC 62271-100. É caracterizada pela declaração dos valores das componentes periódica e aperiódica da corrente para a qual o disjuntor deve ser testado: Valor da componente periódica (kA. fechar e grudar (close and latch) quando operando com tensão nominal.4 Corrente de Interrupção A capacidade de estabelecimento nominal em curto-circuito é o maior valor instantâneo de corrente que o disjuntor é capaz de estabelecer. O maior valor instantâneo de uma corrente de falta corresponde. 20%) o valor eficaz da maior corrente de curto-circuito monofásico ou trifásico calculada. nos estudos de planejamento. ao longo de todo o período de vida útil do equipamento (25/30 anos). IEC-56 . 25 Hz. BS-5311 e VDE 0670 ). ao longo do tempo.5 ciclo. ainda.06 .5 – 40 – 50 – 63 – 80 kA). O valor da componente CC varia. ( ABNT/ NBR 7118 e 7102. que o menor tempo possível de abertura (especificado pelo fabricante) seja considerado para a definição dessa componente. Sendo que no Brasil o valor padrão é 60Hz.5 Frequência Nominal Os valores normalizados de freqência nominal são 16 2/3 Hz.19 É um valor escolhido entre os vários definidos com base na série R10 (10 – 12. juntamente com um tempo de atuação da proteção de 0. A mesma norma determina. ABNT NBR IEC 62271-200:2007 Versão Corrigida:2007 ABNT NBR IEC 60694:2006 . seja especificada em percentagem do valor inicial ICCO na figura 31 (como ICCO = ICA(pico) . segundo a exponencial: 3. no instante de separação dos contatos do disjuntor.5 – 16 – 20 – 25 – 31. devendo exceder por certa margem (por exemplo. 50 Hz e 60 Hz. para a subestação onde o disjuntor será instalado. o valor percentual expressará também a relação ICCO / ICA(pico) × 100). ANSI C37. A norma [1] determina que a componente CC da corrente de falta. Os disjuntores devem ser mecanicamente capazes de abrir em tempos tão curtos quanto dois ciclos. Esta exigência impõe cuidados especiais no projeto do equipamento. resistores de pré-inserção ou reatores de pré-inserção. Para aumentar a capacidade de interrupção no caso de faltas na linha pode ser necessário adicionar um capacitor em paralelo ao contato principal. Para reduzir as sobretensões no momento das manobras. após terem permanecido na posição fechada por vários meses. A energização e a desenergização de bancos de capacitores shunt são operações bem conhecidas que podem ocasionar transitórios significativos no sistema causado pela corrente de inrush e reacendimentos. Em projetos com energização de bancos de capacitores em paralelo (back-toback) o fabricante pode solicitar a colocação de impedâncias indutivas em série com o disjuntor para limitar a corrente e a freqüência de energização transitória. o que pode exigir requisitos adicionais para as câmaras de interrupção. Isso reduz os esforços sofridos pelos contatos principais. devido ao maior desgaste dos contatos decorrente da operação muito frequente. ligações mecânicas etc. A manobra controlada de abertura de banco de capacitores permite a redução da probabilidade de reacendimento pela temporização da abertura de cada polo para .20 4 CONDIÇÕES DE DISJUNTORES PARA MANOBRA DE BANCO DE CAPACITORES E REATORES INDUTIVOS A manobra de bancos de capacitores e reatores shunt nos sistemas de transmissão muitas vezes deve ser realizada com alta cadência (até várias operações por dia). O fechamento controlado de banco de capacitores reduz as sobretensões transitórias e as correntes de inrush. podem ser colocados contatos auxiliares de fechamento e/ou abertura com resistores de préinserção. Ela também é uma alternativa para o uso de reatores série fixos. no sentido de reduzir a um mínimo as massas das partes móveis e de garantir a mobilidade das válvulas. assim como sobretensões geradas nos sistemas de média e baixa tensão conectados ao secundário dos transformadores no final dessas linhas. perfuração do bocal de sopro) e mesmo levar o disjuntor a falhas catastróficas. neste caso. Assim. dependendo de o banco ser diretamente aterrado ou não aterrado. neste caso.21 aumentar o tempo de arco e permitir uma separação suficiente dos contatos do disjuntor no instante de interrupção do arco. o uso da manobra controlada de . Manobra controlada de abertura de bancos de capacitores A ação do dispositivo de controle. resultar em danos físicos aos componentes do disjuntor (p. indução de surtos nos cabos de controle e de proteção da subestação. será no sentido de otimizar o tempo de arco. A energização de bancos de capacitores causa efeitos locais na subestação e efeitos remotos nas extremidades das linhas de transmissão conectadas à subestação. A norma categoriza o desempenho da manobra capacitiva em termos de classe C1 (baixa probabilidade de reacendimento) e classe C2 (muito baixa probabilidade de reacendimento). estresse mecânico e dielétrico no banco de capacitor e em outros equipamentos da subestação. Reacendimentos podem. será no sentido de reduzir a corrente de chamada (inrush). Manobra Controlada de Fechamento de Bancos de Capacitores A ação do dispositivo de controle. reduzindo o risco de reacendimento. ex. aumento do potencial da malha de terra. O instante ótimo para a energização do capacitor é aquele em que a tensão através do disjuntor atinge o valor zero. Os efeitos locais incluem: correntes de inrush e sobretensões elevadas. Efeitos remotos incluem sobretensões nos terminais extremos das linhas de transmissão radiais. A interrupção de pequenas correntes capacitivas é muitas vezes um critério de dimensionamento crítico dos modernos disjuntores a SF6. A norma IEC 62271-100 [1] define diferentes graus de probabilidade de reacendimento e seus regimes de ensaios correspondentes. Isto requer diferentes ajustes do instante de fechamento para cada fase. em casos raros. para evitar os tempos de arcos críticos.22 desenergização. A probabilidade de reacendimento é definida pela característica fria do disjuntor. por um período de tempo igual ou superior a ¼ de ciclo da frequência industrial. 5 PROTEÇÃO DE SUBESTAÇÕES . Reacendimento é o reestabelecimento da corrente entre os contatos do disjuntor. incluindo o fluxo do gás e os efeitos dinâmicos da movimentação das partes móveis da câmara. Esta característica relaciona os valores máximos da rigidez dielétrica que o disjuntor possui e os tempos de movimento dos contatos desde sua separação. após a corrente ter permanecida nula. durante uma operação de interrupção. pode minimizar os ocasionais efeitos indesejados de um reacendimento. mesmo em caso de avaria no disjuntor.1 Disjuntor com Baipasse Baipasse ou passagem ao lado. ele deve ser utilizado somente no período de manutenção de um outro disjuntor do barramento. em subestação é uma ponte feita sobre um disjuntor. O baipasse é feito antes das chaves seccionadoras para que o disjuntor fique isolado em caso de manutenção. Tendo somente um disjuntor de transferência no barramento. Sua principal finalidade é isolar um disjuntor sem interromper o fornecimento de energia. 5. cujo fornecimento de energia elétrica não deve ser interrompido. devendo estar sempre disponível para o uso.23 5. .2 Disjuntor de Transferência Em geral nas Subestações de grande porte. justifica-se a utilização de disjuntores de transferência. Utiliza-se o baipasse somente em casos de emergência e por curto espaço de tempo. evita que o alimentador seja desligado e a equipe de manutenção seja chamada. Os religadores automáticos são utilizados nas saídas dos alimentadores de 13. por permitir que os defeitos transitórios sejam eliminados sem a necessidade de deslocamento de pessoal de manutenção para percorrer o alimentador em falta. num curto-circuito rápido. 5. Em caso de manutenção basta removê-lo do circuito.5 kV da rede de distribuição das subestações.4 Religadores O religador automático é um disjuntor simples acoplado a um sistema de religamento automático que pode ser eletrônico ou hidráulico. e são facilmente removíveis do circuito.24 5. pois não possuem ligações permanentes. ocasionado por um galho de árvore que venha a cair sobre os cabos de um alimentador num dia de chuva com vento. por exemplo. Para esse caso não há necessidade de chaves seccionadoras para isolar o disjuntor. . Como o religador possui um relé de religamento (geralmente ajustado para três religamentos de 3 segundos).3 Disjuntor Extraível São utilizados em tensões até 69 kV. privando com isso que os consumidores fiquem sem energia elétrica por um período de tempo maior.8 kV e 34. No símbolo as setas indicam que o equipamento pode ser retirado do circuito. e sair de cima dos cabos nesse período de ajuste dos três religamentos. Termômetro de topo de óleo: é um dispositivo térmico que atua quando a temperatura do óleo excede a um valor predeterminado. 79 .Relé de religamento de CA: controla o religamento e o bloqueio automático de um interruptor de circuitos de CA. 49 .Relé de tempo de parada ou de abertura: usado no circuito de proteção para falha na operação de desligamento do disjuntor. 26 .Dispositivo sincronização: é usado para permitir ou efetuar a sincronização de dois circuitos.Relé de bloqueio de fechamento de transformador. e no qual a corrente de entrada e o tempo de operação são inversamente relacionados.Relé térmico de transformador (imagem térmica): atua quando a temperatura do transformador exceder aos limites predeterminados. 27 . 86T . 37 .: Indicador de temperatura do óleo do transformador com contato.: Relé de verificação de sincronismo para religamento automático do disjuntor. 62 .Relé de sobre-corrente de fase instantâneo: atua instantâneamente por valor excessivo de corrente ou de taxa de aumento de corrente. 71 .Relé de subtensão: atua quando sua tensão de entrada é menor que um valor predeterminado. . Ex. 63 .25 5.Relé temporizado de sobre-corrente de CA: atua quando sua corrente de entrada excede um valor predeterminado. Ex.Relé de subcorrente ou de subpotência: atua quando a corrente ou a potência cai abaixo de um valor predeterminado. Indica o nível do óleo do transformador com contatos.Chave de nível: atua por valores ou por taxas de variação de nível predeterminados. 50 .Relé de sobre-pressão de líguido ou gás (relé buchhoolz). atua por um valor predeterminado. ou por uma taxa de variação de pressão. 51 . Tem aplicação restrita a transformadores.5 Relés Utilizados em Disjuntores 25 . bloqueio de fechamento de barramento (86B).26 94 . de controle seletivo ou de transferência (83T) e abertura do disjuntor (94). 95 . geralmente utilizado para o sistema de proteção da falha de disjuntor. Aplicação dos relés temporizado de corrente de CA (51 para fase e 51N para neutro). 5. ou para supervisionar a atuação de relés de distâncias sobre o disjuntor. mesmo se o seu circuito de fechamento for mantido fechado. . direcional de sobrecorrente (67).6 Filosofias de Proteção Aplicação dos relés de distância (121 de 1º zona e 221 de 2º zona).Relé detector de corrente: detecta o fluxo de corrente.Relé de abertura de disjuntor: atua para abrir um disjuntor. detector de corrente (95). relé de tempo de parada ou de abertura (62X de secundário ou 62B de barramento). ou impedir o seu religamento automático. .27 Aplicação do relé de religamento de CA. Aplicação do relé diferencial de barramento. 28 Aplicação de relés de proteção de transformador e relé diferencial e relé diferencial. . 29 .