O que é Coordenação de Isolamento

Definição: Coordenação de isolamento refere-se ao processo de determinar os níveis de isolamento dos componentes do sistema de energia. Em essência, trata-se de estabelecer a resistência do isolamento do equipamento. O isolamento interno e externo do equipamento elétrico está sujeito tanto à tensão normal contínua quanto à tensão anormal temporária.

O isolamento do equipamento é projetado para suportar a tensão mais alta do sistema de frequência da potência, sobretensões de frequência de potência ocasionais temporárias e surtos de raios ocasionais. O equipamento do sistema de energia é atribuído um nível de isolamento nominal, e seu desempenho pode ser verificado por meio de vários tipos de testes. Os requisitos de isolamento são determinados levando em consideração os seguintes fatores:

Tensão Mais Alta do Sistema de Frequência de Potência

As redes de energia AC apresentam diferentes níveis nominais de tensão de frequência de potência, como 400V, 3,3kV, 6,6kV, etc. Quando o sistema está com carga leve, a tensão de frequência de potência no extremo receptor da linha aumenta. O equipamento do sistema de energia é projetado e testado para suportar a tensão mais alta do sistema de frequência de potência (440V, 3,6kV, 7,2kV, etc.) sem sofrer quebra de isolamento interno ou externo.

Sobretensões Temporárias de Frequência de Potência

Sobretensões temporárias no sistema de energia podem ser acionadas por rejeição de carga, falhas, ressonância, etc. Essas sobretensões geralmente têm uma frequência de cerca de 50 Hz, com picos relativamente menores, taxa de subida mais lenta e duração mais longa (variando de segundos a até minutos). A proteção contra sobretensões temporárias de frequência de potência é fornecida por um relé de Tempo Mínimo Definido Inverso (IDMT).

O relé IDMT é conectado ao secundário do transformador de potencial da barra e aos disjuntores. O relé e o disjuntor respondem em milissegundos, protegendo o sistema das sobretensões temporárias.

Surto de Sobretensão Transitória

Surto de sobretensão transitória no sistema de energia pode ser induzido por fenômenos como raios, operações de chaveamento, restrikes e ondas viajantes. Esses surtos no sistema de energia são caracterizados por valores de pico elevados, taxa de subida rápida e duração de algumas dezenas a centenas de microssegundos, razão pela qual são chamados de transientes.

Esses surtos têm o potencial de causar sobretensões de faísca e flash-overs em cantos agudos, entre fases e a terra, ou nos pontos mais fracos do sistema. Eles também podem levar à quebra do isolamento gasoso, líquido ou sólido, bem como à falha de transformadores e máquinas elétricas rotativas.

Através da coordenação adequada de isolamento e o uso de para-raios, as taxas de falha causadas por raios e operações de chaveamento foram significativamente reduzidas. Vários dispositivos de proteção são instalados na rede de energia. Esses dispositivos são projetados para interceptar descargas atmosféricas e diminuir a taxa de subida de pico dos surtos que atingem o equipamento, protegendo-o de possíveis danos.

Níveis de Resistência do Equipamento

O nível básico de isolamento (BIL) é um nível de referência, representado pela tensão de crista de impulso de uma onda padrão não superior a 1,2/50 μs. Os aparelhos e equipamentos devem ser capazes de suportar ondas de teste com amplitudes maiores que o BIL.

A coordenação de isolamento envolve escolher o isolamento apropriado para o equipamento com base em seu uso pretendido. Isso é feito para minimizar eventos indesejados no sistema que resultam de estresses de tensão (causados por sobretensões do sistema). Quebra de isolamento refere-se à relação entre a quebra de isolamento de vários componentes do sistema de energia e o isolamento dos dispositivos de proteção empregados para proteger esse equipamento contra sobretensões.

Para a operação segura do equipamento, sua resistência de isolamento deve ser igual ou superior ao nível básico de isolamento. O equipamento de proteção para subestações de postos deve ser selecionado para fornecer proteção de isolamento eficaz correspondente a esses níveis, sendo o mais econômico possível.