Qual é a seletividade de proteção em instalações elétricas

Ao operar e projetar um circuito elétrico, sempre é dada atenção às questões de seu uso seguro. Para este fim, todos os dispositivos elétricos são protegidos com dispositivos especiais que são selecionados e colocados estritamente de acordo com uma certa relação hierárquica.

Por exemplo, quando um celular está carregando, seu fluxo é controlado pela proteção embutida na bateria. Ele corta a corrente de carga no final do acúmulo de capacidade. Quando ocorre um curto-circuito dentro da bateria, o fusível instalado no carregador queima e desliga o circuito.

Se por algum motivo isso não acontecer, a falha na tomada é controlada pelo disjuntor do painel do apartamento e sua operação é assegurada pela máquina principal. Essa sequência de ações alternativas de defesas pode ser considerada mais adiante.

Seus modelos são determinados pelo princípio da seletividade, também chamado de seletividade, enfatizando a função de selecionar ou determinar o local da falha a ser desabilitada.

Tipos de seletividade

Os métodos de seletividade de proteção elétrica são formados durante a criação do projeto e são mantidos durante a operação de forma a identificar prontamente o local de ocorrência de um mau funcionamento no equipamento elétrico e separá-lo do circuito de trabalho com as menores perdas para ele.

Neste caso, a área de cobertura de proteção é dividida de acordo com a seletividade em:

1. absoluto;

2. parente.

O primeiro tipo de proteção controla completamente a área de trabalho e repara os danos apenas nela. Aparelhos elétricos embutidos funcionam neste modelo. disjuntores.

Os dispositivos construídos de forma relativa executam mais funções. Excluem falhas em sua zona e nas vizinhas, mas quando as proteções de tipo absoluto não funcionaram nelas.

A proteção bem ajustada define:

1. localização e tipo de dano;

2. a diferença entre um modo anormal, mas permitido, de uma situação que pode causar danos muito graves ao equipamento de uma instalação elétrica na área controlada.

Os dispositivos configurados apenas na primeira ação geralmente funcionam em redes não críticas de até 1000 volts. Para instalações elétricas de alta tensão tente aplicar ambos os princípios. Para o efeito, incluem-se na proteção:

• esquemas de bloqueio;

• dispositivos de medição de precisão;

• sistemas de troca de informações;

• algoritmos lógicos especiais.

A proteção contra sobrecorrente que exceda a carga nominal por qualquer motivo é fornecida entre dois disjuntores conectados em série.Nesse caso, a chave mais próxima do usuário com falha deve desligar a falha abrindo seus contatos, e a remota deve continuar fornecendo tensão para sua seção.

Neste caso, dois tipos de seletividade são considerados:

1. concluído;

2. parcial.

Se a proteção mais próxima da falha for capaz de eliminar completamente a falha em toda a faixa de ajuste sem acionar a chave remota, então ela é considerada completa.

A seletividade parcial é inerente às proteções de curta distância configuradas para operar até alguns limites de seletividade Is. Se for excedido, o interruptor remoto entra em ação.

Zonas de sobrecarga e curto-circuito em proteções seletivas

Limites atuais especificados para operação interruptores de segurança automáticos, são divididos em dois grupos:

1. modo de sobrecarga;

2. área de curto-circuito.

Para facilitar a explicação, este princípio se aplica às características de corrente dos disjuntores.

Eles são configurados para trabalhar na zona de sobrecarga com correntes nominais de até 8 ÷ 10 vezes.

Nesta área, funcionam principalmente os protetores térmicos ou termomagnéticos. As correntes de curto-circuito raramente caem nesta zona.

A zona de ocorrência de curto-circuito é geralmente acompanhada por correntes que excedem a carga nominal dos disjuntores em 8 ÷ 10 vezes e são caracterizadas por sérios danos ao circuito elétrico.

Para desligá-los, são utilizados disparadores eletromagnéticos ou eletrônicos.

Métodos para criar seletividade

Para a faixa de sobrecorrente, são criadas proteções que funcionam com base no princípio da seletividade de corrente de tempo.

A zona de curto-circuito é formada com base em:

1. corrente;

2. temporário;

3. energia;

4. seletividade de área.

A seletividade de tempo é criada escolhendo diferentes atrasos de tempo para a operação de proteção. Este método pode ser aplicado até mesmo a dispositivos com a mesma configuração de corrente, mas tempos diferentes, conforme mostrado na figura.

Por exemplo, a proteção nº 1 mais próxima do equipamento é configurada para atuar em caso de curto-circuito com tempo próximo a 0,02 s, e seu acionamento é fornecido pela proteção nº 2 mais distante com ajuste de 0,5 s.

A proteção mais distante com um tempo de desligamento de um segundo suporta a operação dos dispositivos anteriores no caso de uma possível falha.

Seletividade de corrente regulada para operação quando as cargas permitidas são excedidas. Aproximadamente este princípio pode ser explicado com o seguinte exemplo.

Três proteções em série monitoram a corrente de curto-circuito e são configuradas para operar com tempo de 0,02 s, mas com diferentes configurações de corrente de 10, 15 e 20 amps. Portanto, o equipamento será primeiro desconectado do dispositivo de proteção nº 1, e os nº 2 e nº 3 irão segurá-lo seletivamente.

Perceber a seletividade de tempo ou corrente em sua forma mais pura requer o uso de sensores ou relés sensíveis de corrente e tempo. Nesse caso, é criado um circuito elétrico bastante complexo, que na prática geralmente combina os dois princípios considerados e não é aplicado em sua forma pura.

Seletividade da proteção de corrente de tempo

Para proteger instalações elétricas com tensão de até 1000 volts, são utilizados interruptores automáticos, que possuem uma característica combinada de tempo e corrente.Vamos examinar esse princípio usando o exemplo de duas máquinas conectadas em série localizadas nas extremidades da linha no lado da carga e no lado da alimentação.

A seletividade de tempo determina como o disjuntor é configurado para desarmar quando estiver próximo ao consumidor e não no final do gerador.

O gráfico da esquerda mostra o caso do maior tempo de trip da curva de proteção superior no lado da carga, e o da direita mostra o menor tempo do disjuntor no lado da alimentação. Isso permite uma análise mais detalhada da manifestação da seletividade das proteções.

A chave «B» localizada mais próxima do equipamento fornecido, devido ao uso da seletividade de corrente de tempo, funciona mais cedo e mais rápido, e a chave «A» a retém em caso de falha.

Seletividade atual de proteção

Neste método, a seletividade pode ser formada criando uma determinada configuração de rede, por exemplo, incluída no circuito de um cabo ou linha aérea de energia, que possui uma resistência elétrica. Nesse caso, o valor da corrente de curto-circuito entre o gerador e o consumidor depende da localização da falta.

Na extremidade de alimentação do cabo, ela terá um valor máximo de, digamos, 3 kA e, na extremidade oposta, um valor mínimo de, digamos, 1 kA.

Em caso de curto-circuito próximo ao interruptor A, a proteção da ponta B (I kz1kA) não deve funcionar, então deve retirar a tensão do equipamento. Para o correto funcionamento das proteções, é necessário levar em consideração a magnitude das correntes reais que passam pelas chaves em modo de emergência.

Deve-se entender que, para garantir a total seletividade com este método, é necessário que haja uma grande resistência entre as duas chaves, que pode ser formada devido a:

• linha de energia estendida;

• colocação do enrolamento do transformador;

• inclusão no rompimento do cabo com seção reduzida ou de outras formas.

Portanto, com esse método, a seletividade geralmente é parcial.

Seletividade de tempo de proteção

Este método de seletividade geralmente complementa o método anterior, levando em consideração os tempos:

• determinação pela proteção do local e o início do desenvolvimento da falha;

• disparar no desligamento.

A formação do algoritmo da operação de proteção é realizada devido à convergência gradual das configurações de corrente e do tempo em que as correntes de curto-circuito se movem para a fonte de energia.

A seletividade de tempo pode ser criada por máquinas com as mesmas classificações de corrente quando elas têm a capacidade de ajustar o atraso de resposta.

Com este método de proteção do interruptor B, a falha é desligada e o interruptor A — eles controlam todo o processo e estão prontos para operação. Se durante o tempo previsto para a atuação das proteções B o curto-circuito não for eliminado, a falha é eliminada pela ação das proteções do lado A.

Seletividade energética das proteções

O método é baseado no uso de novos tipos especiais de disjuntores, feitos em caixa moldada e capazes de operar o mais rápido possível quando as correntes de curto-circuito ainda não tiveram tempo de atingir seus valores máximos.

Autômatos de taxa desse tipo operam por alguns milissegundos enquanto os componentes aperiódicos transitórios ainda estão ativos.Nessas condições, devido à alta dinâmica do fluxo de cargas, é difícil coordenar as características tempo-corrente de operação real das proteções.

O usuário final tem pouco ou nenhum traço das características de seletividade de energia. Eles são fornecidos pelo fabricante na forma de gráficos, programas de cálculo, tabelas.

Este método deve levar em consideração as condições de operação específicas para relés termomagnéticos e eletrônicos no lado da alimentação.

Seletividade de zona da defesa

Esse tipo de seletividade é um tipo de característica temporal. Para sua operação, são utilizados dispositivos de medição de corrente em cada lado, entre os quais informações são constantemente trocadas e vetores de corrente são comparados.

A seletividade de zona pode ser formada de duas maneiras:

1. Os sinais de ambas as extremidades da área monitorada são enviados para o dispositivo de monitoramento de proteção lógica ao mesmo tempo. Compara os valores das correntes de entrada e determina o disjuntor a abrir;

2. a informação sobre os valores superestimados dos vetores de corrente em ambos os lados vem na forma de um sinal de bloqueio para a parte lógica da proteção em um nível superior de hierarquia no lado da fonte de alimentação. Se houver um sinal de bloqueio por baixo, o interruptor a jusante está desligado. Quando a proibição de trip inferior não é recebida, a tensão é removida da proteção superior.

Com esses métodos, o desligamento é muito mais rápido do que com a seletividade de tempo. Isso garante menos danos aos equipamentos elétricos, menores cargas dinâmicas e térmicas no sistema.

No entanto, o método de zoneamento de seletividade requer a criação de sistemas técnicos complexos adicionais para medição, lógica e troca de informações, o que aumenta o custo do equipamento. Por esses motivos, essas técnicas de bloqueio de alta frequência são usadas em linhas de transmissão e subestações de alta tensão que transmitem continuamente grandes fluxos de energia.

Disjuntores de ar, óleo ou SF6 de alta velocidade, capazes de comutar grandes cargas de corrente, são usados ​​para essa finalidade.