Curto-circuito

Prezados leitores, embora este tema também seja antigo observo que o entendimento lato sobre o assunto é incomum, mesmo entre engenheiros, professores e profissionais da área.

A palavra curto-circuito, vem do inglês “Short Circuit”, significando circuito curto. A Figura 1 ilustra o exposto.

Figura 1 – Sistema elétrico sob curto-circuito.

Como pode ser observado na figura anterior, no curto-circuito a tensão não chega mais aos terminais da carga, ou seja, a carga fica “jumpeada”. Como a maior impedância do sistema elétrico é a carga, ao removê-la do circuito elétrico a impedância que irá restringir a corrente diminui abrupta e significantemente de valor, e pela Lei de Ohm, se a impedância é pequena, a corrente passa assumir um valor elevado, que é a corrente de curto-circuito. 

Como antes da falta o fator de potência é alto (normalmente acima de 0.92 para não se pagar multas), ao ocorrer o curto-circuito o fator de potência (ângulo entre a tensão e a corrente aumentam comumente para valores entre 70º e 90º.

Ângulo alto significa X/R alto. X/R alto significa que a componente DC da corrente de curto-circuito irá ser mais alta e levar mais tempo para amortecer.

No terceiro capítulo do livro Proteção e Seletividade – de minha autoria – tem uma explanação bem detalhada da corrente de curto-circuito.

A corrente de curto-circuito é única, porém seu valor varia no tempo devido ao decremento das impedâncias das máquinas conhecida como componente AC e também devido ao decremento da componente DC, que depende do valor do X/R do sistema.

Os estudos de curto-circuito são realizados nos sistemas elétricos com as seguintes finalidades:

  1. Dimensionamento de Equipamentos
  2. Verificação de Equipamentos
  3. Estudos de Proteção e Seletividade
  4. Calcular as correntes de arco para proteção
  5. Efetuar o cálculo das correntes de arco elétrico para fins de cálculo da energia incidente.
  6. Estudos de saturação de TCs

Para os estudos descritos nos itens a) e b) é necessário se obter a maior corrente de curto-circuito possível. Os estudos nesses casos devem seguir as normas ANSI/IEEE ou IEC dependendo das normas de fabricação do equipamento.

Para os estudos c), d), e), f) e g) é importante ter-se o nível de curto-circuito mais próximo de real possível.

As faltas podem ser francas (ou metálicas, em inglês “bolted fault”) ou falta por impedância, ou ainda falta por arco.

As faltas francas são faltas sem qualquer impedância de falta.

As faltas por impedância ou por arco apresentam um valor de corrente inferior ao valor da falta franca.

Mais de 90% das faltas se inicial por falha de isolação, podendo evoluir para faltas bifásicas e trifásicas.

As faltas por arco podem ser:

  • Arco shunt
  • Arco série

Arco série tem ocorrência mais comum em equipamentos extraíveis ou mau encaixe de chaves ou contatos.

É importante lembrar que quando os relés monitores de arco por luz estão configurados por luz + corrente, não haverá atuação em faltas por arco série.

Autor:

Por Cláudio Mardegan, CEO da EngePower Engenharia, Membro Sênior do IEEE e Membro do CIGRE. [email protected]

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