Falhas Simétricas e Assimétricas
Em condições normais de operação, um sistema de energia funciona em um estado equilibrado, com parâmetros elétricos, como tensão e corrente, distribuídos uniformemente em todas as fases. No entanto, quando ocorre falha na isolamento em qualquer ponto do sistema ou houve contato não intencional com fios vivos, o equilíbrio do sistema é perturbado, levando a um curto-circuito ou falha na linha. As falhas nos sistemas de energia podem ser desencadeadas por uma variedade de fatores. Fenômenos naturais como raios, ventos fortes de alta velocidade e terremotos podem danificar fisicamente a infraestrutura elétrica e causar falha na isolamento. Além disso, eventos externos, como árvores caindo sobre linhas de energia, pássaros criando curtos-circuitos ao conectar condutores, ou a degradação dos materiais de isolamento ao longo do tempo, também podem iniciar falhas.
As falhas que ocorrem nas linhas de transmissão são tipicamente categorizadas em dois tipos principais:
Falhas Simétricas
As falhas simétricas envolvem o curto-circuito simultâneo de todas as fases em um sistema elétrico multipolar, muitas vezes com uma conexão à terra. O que caracteriza essas falhas é sua natureza equilibrada; mesmo após a ocorrência da falha, o sistema mantém sua simetria. Em uma configuração trifásica, por exemplo, as relações elétricas entre as fases permanecem consistentes, com as linhas efetivamente deslocadas por um ângulo igual de 120°. Apesar de serem relativamente raras, as falhas simétricas são o tipo mais severo de falhas elétricas nos sistemas de energia, pois geram correntes de falha extremamente altas. Essas correntes de grande magnitude podem causar danos significativos ao equipamento e interromper o fornecimento de energia se não forem gerenciadas adequadamente. Devido à sua severidade e aos desafios que apresentam, os engenheiros realizam cálculos de curto-circuito simétrico especificamente projetados para determinar com precisão a magnitude dessas grandes correntes. Essa informação é crucial para o projeto de dispositivos de proteção, como disjuntores, que podem interromper com segurança o fluxo de corrente durante uma falha simétrica e garantir a integridade do sistema de energia.
Falhas Assimétricas
As falhas assimétricas são caracterizadas pelo envolvimento de apenas uma ou duas fases em um sistema de energia, levando a um desequilíbrio entre as linhas trifásicas. Essas falhas geralmente se manifestam como conexões entre uma linha e o solo (linha-terra) ou entre duas linhas (linha-linha). Uma falha série assimétrica ocorre quando há uma conexão anormal entre fases ou entre uma fase e o solo, enquanto uma falha paralela assimétrica é identificada por um desequilíbrio nas impedâncias das linhas.
Em um sistema elétrico trifásico, as falhas paralelas podem ser classificadas ainda mais como segue:
Falha Monofásica-para-Terra (LG): Esta falha ocorre quando um dos condutores entra em contato com o solo ou com o condutor neutro.
Falha Linha-Linha (LL): Aqui, dois condutores são curto-circuitados, interrompendo o fluxo normal de corrente.
Falha Dupla Linha-para-Terra (LLG): Neste cenário, dois condutores entram em contato com o solo ou com o condutor neutro simultaneamente.
Falha Trifásica Curto-Circuito (LLL): Todas as três fases são curto-circuitadas entre si.
Falha Trifásica-para-Terra (LLLG): Todas as três fases são curto-circuitadas ao solo.
É importante notar que as falhas LG, LL e LLG são assimétricas, enquanto as falhas LLL e LLLG caem na categoria de falhas simétricas. Dada as correntes significativas geradas durante as falhas simétricas, os engenheiros realizam cálculos de curto-circuito simétrico para determinar com precisão essas correntes de grande magnitude, o que é essencial para o projeto de medidas de proteção eficazes.
Efeito das Falhas nas Linhas de Transmissão
As falhas podem ter um impacto prejudicial nos sistemas de energia de várias maneiras. Quando ocorre uma falha, frequentemente causa um aumento significativo nas tensões e correntes em pontos específicos do sistema. Esses valores elétricos elevados podem danificar a isolamento do equipamento, reduzindo sua vida útil e potencialmente levando a reparos ou substituições caras. Além disso, as falhas podem comprometer a estabilidade do sistema de energia, fazendo com que o equipamento trifásico opere de forma ineficiente ou até mesmo falhe. Para prevenir a propagação de danos e garantir a operação ininterrupta do sistema como um todo, é crucial isolar prontamente a seção defeituosa assim que uma falha for detectada. Ao desconectar a área afetada, a operação normal das partes restantes do sistema de energia pode ser mantida, minimizando o impacto no fornecimento de energia e reduzindo o risco de falhas adicionais.
