As diferentes técnicas de selectividade, também do ponto de vista operacional.
A selectividade (discriminação) atinge-se com dispositivos de protecção automáticos quando uma falha é eliminada pelo dispositivo de proteção instalado imediatamente a montante do mesmo, enquanto todos os outros dispositivos de protecção permanecem inalterados.
Podem ser definidas duas áreas de acordo com as gamas de corrente e curvas de disparo do disjuntor:
In < I < 8÷10 x In
Zona de sobrecarga
Em que a proteção térmica para unidades de disparo térmico-magnética e proteção L para relés eletrónicos disparam normalmente.
I ≥ 8÷10 x In
Zona de curto-circuito
Em que a proteção magnética para unidades de disparo térmico-magnética ou proteções S, D e I para unidades de disparo de estado sólido disparam normalmente.
Diferentes técnicas de selectividade estão associadas a estas duas zonas.
Selectividade de tempo-corrente
Selectividade de corrente
Selectividade de tempo
Selectividade de energia
Selectividade de zona
Selectividade de tempo-corrente
Introdução
As protecções contra sobrecarga têm geralmente uma característica de tempo definido quer sejam feitas por meio de uma unidade de disparo térmico ou por meio de uma função L de uma unidade de disparo electrónico.
Por característica de tempo definido queremos dizer uma característica de disparo em que, como a corrente aumenta, o tempo de disparo do disjuntor diminui.
Quando existem protecções com este tipo de características, a técnica utilizada é a selectividade de tempo-corrente.
A selectividade de tempo-corrente realiza a selectividade do disparo, ajustando as protecções para que a protecção do lado da carga, para qualquer valor possível de sobrecorrente, dispare mais rapidamente do que a protecção do lado da alimentação do disjuntor.
Quando são analisados os tempos de disparo dos dois disjuntores é necessário considerar:
- As tolerâncias sobre os limiares e os tempos de disparo;
- As correntes reais que circulam nos disjuntores.
Operacionalmente
No que diz respeito às tolerâncias, ABB tem as curvas de disparo das suas unidades de disparo disponíveis nos catálogos técnicos e no software DOC. Em particular, no módulo Curves do DOC, as curvas de ambas as unidades de disparo electrónicas e termomagnéticas incluem os valores de tolerância. Assim, o disparo de uma protecção é representado por duas curvas, uma que mostra os tempos mais elevados de disparo (topo da curva) e outra que indica os tempos de disparo mais rápidos (curva inferior).
Para uma análise correcta da selectividade, devem ser consideradas as piores condições, ou seja:
- do lado da alimentação o disjuntor dispara, de acordo com a sua própria curva inferior;
- do lado da carga o disjuntor dispara, de acordo com a sua própria curva de topo.
No que respeita às correntes efectivas que circulam nos disjuntores:
- se pelos dois disjuntores passa a mesma corrente, é suficiente que não haja sobreposição entre a curva da alimentação e a curva da carga do disjuntor;
- se pelos dois disjuntores passam correntes diferentes, é necessário seleccionar uma série de pontos importantes sobre as curvas correntes de tempo e verificar que os tempos de disparo da protecção do lado da alimentação são sempre acima dos tempos correspondentes da carga proteção lateral.
Em particular, no caso de disjuntores equipados com relés eletrónicos, uma vez que a tendência das curvas é a I2t=const, para que estes sejam verificados correctamente, é suficiente ter em conta os seguintes valores correntes:
• 1.05 x I11 do lado da alimentação do disjuntor (valor abaixo do qual a protecção do lado da alimentação nunca dispara)
• 1.20XI3 (ou I2)2 do lado da carga do disjuntor (valor acima do qual a protecção do lado da carga pode certamente disparar com as proteções contra curto-circuito).
1,05 x I11 do lado da alimentação do disjuntor
Ao assumir IA =1.05xI1 e com referência ao que foi dito sobre as correntes reais que circulam no interior dos disjuntores, obtém-se a corrente IB no lado da carga.
Os tempos de disparo dos dois dispositivos obtêm-se a partir das curvas de tempo-corrente.
Se o seguinte é verdadeiro para ambos os pontos considerados:
tA> tB
então a selectividade na zona de sobrecarga está garantida.
Na figura baixo, assumiu-se uma absorção de corrente de outras cargas.
1.20XI3 (ou I2) do lado da carga do disjuntor
Ao assumir IB = 1.20XI3 (ou I2), a corrente IA do lado da alimentação é obtida da mesma maneira e, a partir das curvas de tempo-corrente, obtêm-se os tempos de disparo dos dois dispositivos.
1. 1,05 é o valor para o mínimo definitivo de uma não-intervenção conforme a norma (IEC 60947-2). Para alguns tipos de disjuntores este valor pode variar
(veja o catálogo técnico para mais informações).
2. 1.2 é o valor máximo definido para a intervenção em protecção contra curto-circuito definido na Norma (IEC60947-2). Para alguns tipos de disjuntores, esse valor pode ser menor
(veja o catálogo técnico para mais informações).
Selectividade de corrente
Introdução
Este tipo de selectividade é baseada na observação de que quanto mais próximo do ponto de falha é a fonte de alimentação da instalação, maior é a corrente de curto-circuito. Assim, é possível discriminar a zona onde ocorre a falha, definindo as protecções instantânea a diferentes valores de corrente.
Em casos específicos, a selectividade total pode ser alcançada, quando a corrente de falha não é elevada e onde existe uma componente com alta impedância interposta entre as duas protecções (transformador, cabo muito longo ou com uma secção transversal reduzida, etc.) e, consequentemente há uma grande diferença entre os valores de corrente de curto-circuito.
Portanto, este tipo de coordenação é utilizado sobretudo na distribuição final (valores de corrente baixos e de curto-circuito e elevada impedância dos cabos de ligação). As curvas de disparo do tempo-corrente dos dispositivos são normalmente utilizadas nesta análise.
É intrinsecamente rápido (instantâneo), fácil de fazer e de baixo custo.
Contudo:
- A corrente de selectividade final é geralmente baixa e, portanto, a selectividade é frequentemente parcial;
- O nível de ajuste das protecções contra sobrecorrentes aumenta rapidamente;
- É impossível ter redundância de protecções que garanta que a falha é eliminada rapidamente se uma protecção não funcionar.
Este tipo de selectividade também pode ter-se entre disjuntores do mesmo tamanho que não disponham de protecção de sobrecorrente temporizada (S).
Operacionalmente
- A proteção contra curto-circuito do lado da alimentação do disjuntor A deve ser definida para um valor tal que ele não dispare devido a falhas que ocorrem do lado da carga de protecção B.
(No exemplo na figura I3minA > 1kA)
- A proteção do lado da carga do disjuntor B é fixada num valor tal que ele dispare no caso de falhas que ocorrem do seu lado da carga.
(No exemplo na figura I3MaxB < 1kA)
Obviamente, a configuração das protecções devem ter em conta as correntes reais que circulam nos disjuntores.
Nota
Este limite de selectividade, associada ao limiar magnético do lado da alimentação do disjuntor é ultrapassado em todos os casos em que a selectividade do tipo de energia é realizada. Se as definições indicadas para a selectividade de energia forem respeitadas para a combinação de disjuntores com um valor de selectividade de energia dado nas tabelas de coordenação publicadas pela ABB, o limite de selectividade a ser tido em consideração é o dado pelas tabelas e não o obtido através da fórmula acima mencionada.
O valor final da selectividade que pode ser obtido é igual ao limiar do disparo instantâneo da protecção do lado da alimentação, deduzindo o valor da tolerância.
Is = I3minA
Selectividade de tempo
Introdução
Este tipo de selectividade é um desenvolvimento do anterior. Para este tipo de coordenação, além do limite do disparo da corrente também é definido um tempo de disparo: um certo valor de corrente vai fazer com que as protecções disparem depois de um tempo definido, para permitir que qualquer protecção colocada mais perto da falha dispare, com excepção da zona da falha.
Assim, a estratégia de configuração é aumentar gradualmente os limites da corrente e os tempos de disparo, aproximando-se da fonte de alimentação (nível de configuração directamente correlacionado com o nível hierárquico).
Os limiares de tempo de disparo devem ter em conta as tolerâncias dos dois dispositivos de protecção e as correntes efectivas que neles circulam.
A diferença entre os tempos configurados para as proteções em série deve ter em conta, os tempos de detecção de falhas e a libertação do dispositivo no lado da carga e do tempo de inércia (over-shoot) do dispositivo do lado da alimentação (intervalo de tempo durante o qual a protecção pode disparar, mesmo quando o fenómeno termina). Tal como no caso da selectividade de corrente, a análise é feita através da comparação das curvas de corrente do tempo de disparo dos dispositivos de protecção.
De um modo geral, este tipo de coordenação:
- é fácil de analisar e perceber;
- não é muito caro no que respeita ao sistema de protecção;
- permite obter valores limite de selectividade elevados (se Icw é alta);
- permite a redundância das funções de proteção.
Contudo:
- os tempos de disparo e os níveis de energia que as protecções deixam passar, sobretudo aquelas próximas das fontes, são elevados.
Este tipo de selectividade também pode ser feito entre disjuntores da mesma dimensão, equipados com relés eletrónicos que fornecem protecção de sobrecorrente temporizada.
Selectividade de energia
Introdução
A coordenação do tipo de energia é um tipo particular de selectividade que explora as características de limitação da corrente em disjuntores de caixa moldada. Recorde-se que um disjuntor limitador de corrente é "um disjuntor com um tempo de pausa curto o suficiente para evitar que a corrente de curto-circuito atinja o seu valor máximo de outra maneira" (IEC 60947-2).
De facto, todos os disjuntores da série Tmax da ABB em caixa moldada, os disjuntores modulares e os disjuntores de bastidor aberto limitador de corrente da série Emax da ABB E2L e E3L têm características de limitação de corrente mais ou menos definidas. Sob condições de curto-circuito, estes disjuntores são extremamente rápidos (tempos de disparo no intervalo de alguns milissegundos) e abrem quando há uma forte componente assimétrica. Assim, é impossível usar as curvas do tempo de disparo da corrente dos disjuntores, obtidas com formas de onda de tipo senoidal simétrico, para a análise da coordenação.
Estes fenómenos são principalmente dinâmicos (portanto, proporcionais ao quadrado do valor da corrente instantânea) e são extremamente dependentes da interacção entre os dois dispositivos em série. Portanto, o utilizador final não pode determinar os valores de selectividade da energia. Os fabricantes fornecem tabelas, regras e programas de cálculo que oferecem os últimos valores da selectividade da corrente de I, sob condições de curto-circuito para diferentes combinações de disjuntores. Esses valores são definidos integrando, integrando teoricamente os resultados dos testes efectuados em conformidade com as indicações do Anexo A da Norma IEC 60947-2.
Operativamente
As protecções de curto-circuito de dois disjuntores deverão observar as condições abaixo.
- Relé termomagnético do lado da alimentação
os limiares de disparo magnético devem ser tais que não criem sobreposição de disparos, tendo em conta as tolerâncias e as correntes efectivas que circulam nos disjuntores;
o limiar magnético do disjuntor do lado da alimentação deve ser igual ou superior a10xIn, ou deve ser ajustado para o valor máximo quando isso é possível.
- Relé eletrónico do lado da alimentação
qualquer protecção contra curto-circuito S com tempo de disparo deve ser ajustada de acordo com as mesmas indicações da selectividade de tempo;
a função de protecção de sobrecorrente instantânea I dos disjuntores do lado da alimentação deve ser definida para off
I3=OFF
O limite de selectividade final Is obtido é o dado pelas tabelas ABB disponibilizadas aos seus clientes.
Selectividade de zona
Introdução
Este tipo de coordenação é uma evolução da coordenação de tempo.
Em geral, a selectividade de zona é realizada por meio de diálogo entre os dispositivos de medição de corrente que, dado que ao detectar que o limiar de configuração foi ultrapassado, permite que a zona de falha seja identificada correctamente e que o fornecimento de energia para a falha seja cortado.
Pode ser feito de duas maneiras:
- Os dispositivos de medição enviam as informações sobre a configuração da corrente cujos limites foram ultrapassados a um sistema de supervisão e este último identifica que a protecção tem de intervir;
- Quando há valores de corrente que excedem a sua configuração, cada protecção envia um sinal de bloqueio por meio de uma conexão directa ou bus para a protecção de nível hierárquico superior (do lado da alimentação em relação à direcção do fluxo de energia) e, antes de intervir, verifica se um sinal de bloqueio semelhante não chegou vindo da proteção do lado da carga. Assim, apenas a protecção imediata do lado da alimentação da falha, dispara.
Esta segunda forma garante, sem dúvida, tempos de disparo mais curtos. Em comparação com o tipo de coordenação de tempo, a necessidade de aumentar o tempo intencional à medida que nos aproximamos da fonte de alimentação de energia deixa de ser necessário. O tempo pode ser diminuído ao tempo necessário para excluir a possível presença de um sinal de bloqueio proveniente da protecção do lado da carga.
Este tipo de selectividade é adequado para redes radiais e, quando associado com a protecção direccional, é adequado para redes.
Em comparação com a coordenação do tipo de tempo, a selectividade de zona permite:
- uma redução dos tempos de disparo (estes podem ser menores do que cem milésimos de segundo);
- uma redução tanto no prejuízo causado pela falha, como ao nível das interferências no sistema de alimentação;
- uma redução nas tensões térmicas e dinâmicas sobre as componentes da instalação;
- um número muito elevado de níveis de selectividade.
Contudo:
- é mais onerosa tanto em termos de custo como ao nível da complexidade da instalação;
- requer uma alimentação auxiliar.
Como resultado, esta solução é usada principalmente em sistemas com valores de corrente elevados corrente nominal e de curto-circuito e com os requisitos obrigatórios para a continuidade e segurança do serviço. Em particular, os exemplos de selectividade lógica são frequentemente encontrados nos dispositivos de distribuição primários colocados junto da carga dos transformadores e geradores.
Operativamente
Este tipo de selectividade pode ser realizado:
- Entre disjuntores de bastidor aberto Emax2 equipados com unidades de disparo Ekip Touch e Ekip Hi-Touch. Toda a informação sobre a gama Emax2 aqui.
O limite de selectividade final que pode ser obter-se é igual a Icw
Is = Icw
- entre disjuntores Tmax T4L, T5L e T6L em caixa moldada equipados com unidades de disparo PR223 EF.
O limite de selectividade final que pode obter-se é 100 kA
Is = 100kA
Toda a informação sobre a gama Tmax aqui.
De seguida, através do contacto do módulo S51/ P1, é possível fazer uma selectividade de zona entre o Tmax e o Emax 2. Também é possível realizar uma cadeia de selectividade incluindo protecções ABB de média tensão.
Princípio de funcionamento da selectividade por zona entre disjuntores ABB:
Na presença de valores de corrente mais elevadas do que os configurados, cada protecção envia um sinal de bloqueio (através de uma ligação directa ou de um bus) à protecção de nível hierárquico superior (no lado da alimentação em relação à direcção do fluxo de energia) e, antes de disparar, verifica se um sinal de bloqueio análogo não chegou à protecção do lado da carga. Desta forma, somente a protecção imediata do lado da alimentação da falha dispara.
