Cálculo de Curto Circuito em Sistemas Elétricos Industriais
Cálculo de Curto Circuito
Os termos Curto-Circuito e Falta para Terra descrevem falhas na isolação operacional de equipamentos, que podem ter como causas:
- Sobre-temperatura devido a excessivas sobrecorrentes;
- Descargas disruptivas durante sobretensões;
- Arco elétrico causado por contaminação no ar, principalmente sobre isoladores.
Suas consequências podem ser:
- Interrupção da fonte de energia;
- Destruição de componentes do sistema;
- Desenvolvimento de stresses mecânicos e térmicos inaceitáveis em equipamentos.
Curto-Circuito
De acordo com a IEC 60909, o curto-circuito é uma conexão acidental ou intencional de um condutor para uma parte do circuito que normalmente possui outro nível de tensão através de uma baixa resistência ou impedância.
Corrente de Curto-Circuito
A corrente de curto circuito é definida como o resultado desta conexão.
Corrente de Curto-Circuito Assimétrica ou Inicial
A corrente de curto-circuito assimétrica inicial é a corrente eficaz existente no momento em que o curto-circuito aparece, quando a impedância de curto tem seu valor definido no “tempo zero”.
Corrente de Curto-Circuito de Pico
A corrente de curto-circuito de pico é o máximo valor momentâneo possível no início da ocorrência do curto.
Corrente de Curto-Circuito Simétrica ou de Regime Permanente
A corrente de curto-circuito simétrica é a corrente eficaz remanescente após o decaimento de todo fenômeno transiente.
Impedância de Curto-Circuito
I” k: Corrente Assimétrica Eficaz
Ip: Corrente de Pico
IDC: Componente contínua
A: Valor inicial da componente contínua
Para o cálculo da corrente de curto-circuito assimétrica, basta multiplicar a corrente de falta simétrica por um fator de assimetria, que depende da relação X/R (Reatância/Resistência) no ponto em questão.
Para o cálculo de corrente de curto-circuito de pico, ou impulso, basta multiplicar a corrente assimétrica eficaz por raiz de 2.
Cálculo de Curto Circuito Trifásico
Para a determinação das correntes de curto-circuito em qualquer ponto do sistema, procede-se a soma vetorial de todas as impedâncias calculadas até o ponto desejado.
Este método leva em consideração o teorema das componentes simétricas, sendo que para o caso de uma falta trifásica, o mesmo é considerado um sistema equilibrado de correntes e tensões, sendo desprezadas as componentes de sequencia negativa e zero.
Para o cálculo da corrente de curto-circuito trifásica simétrica basta dividir a corrente base pela impedância do ponto.
Cálculo de Curto-circuito Fase-Terra
A determinação da corrente de curto-circuito fase-terra requer o conhecimento das impedâncias de sequencia zero do sistema, além das impedâncias de sequencia positiva e negativa.
A impedância da malha de terra normalmente fornecida pela concessionária é de 3xRt=3x(7+j0) pu.
Para a determinação da corrente de falta fase-terra máxima levamos em consideração somente as impedâncias da concessionária, transformadores e cabos. Para o curto-circuito fase-terra a corrente de falta circula pelas impedâncias de sequência positiva, negativa e zero em série.
Determinamos a corrente de falta fase-terra mínimo fazendo-se:
Para a determinação da corrente de falta fase-terra mínimo levamos em consideração a impedância da malha de terra, sendo então:
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