Cálculo de Falhas Elétricas

Definição de Cálculo de Falha Elétrica

O cálculo de falhas elétricas envolve a determinação das correntes e tensões de falha máximas e mínimas em diferentes pontos de um sistema de energia para projetar sistemas de proteção.

Impedância da Sequência Positiva

A impedância da sequência positiva é a resistência enfrentada pela corrente da sequência positiva, crucial para o cálculo de falhas trifásicas.

Impedância da Sequência Negativa

A impedância da sequência negativa é a resistência enfrentada pela corrente da sequência negativa, importante para entender condições de falha desequilibradas.

Impedância da Sequência Zero

A impedância oferecida pelo sistema ao fluxo da corrente da sequência zero é conhecida como impedância da sequência zero.Nos cálculos de falha anteriores, Z1, Z2 e Z0 são respectivamente as impedâncias de sequência positiva, negativa e zero. A impedância de sequência varia com o tipo de componentes do sistema de energia em consideração:

• Em componentes estáticos e equilibrados de sistemas de energia, como transformadores e linhas, a impedância de sequência oferecida pelo sistema é a mesma para as correntes de sequência positiva e negativa. Em outras palavras, a impedância de sequência positiva e negativa são as mesmas para transformadores e linhas de energia. Mas, no caso de máquinas rotativas, as impedâncias de sequência positiva e negativa são diferentes.

• A atribuição de valores de impedância da sequência zero é mais complexa. Isso ocorre porque as três correntes de sequência zero em qualquer ponto de um sistema de energia elétrica, estando em fase, não somam zero, mas devem retornar através do neutro e/ou terra. Nas transformações trifásicas e nas máquinas, os fluxos devido aos componentes de sequência zero não somam zero no yoke ou no sistema de campo. A impedância varia amplamente dependendo do arranjo físico dos circuitos magnéticos e dos enrolamentos.

• A reatância das linhas de transmissão para correntes de sequência zero pode ser cerca de 3 a 5 vezes a corrente de sequência positiva, sendo o valor menor para linhas sem fios de terra. Isso ocorre porque o espaçamento entre o go e o retorno (ou seja, neutro e/ou terra) é muito maior do que para as correntes de sequência positiva e negativa, que retornam (equilibram) dentro dos grupos de condutores trifásicos.

• A reatância de sequência zero de uma máquina é composta de reatância de vazamento e de enrolamento, e um pequeno componente devido ao equilíbrio do enrolamento (depende do tritch do enrolamento). A reatância de sequência zero de transformadores depende tanto das conexões de enrolamento quanto da construção do núcleo.

Análise de Componentes Simétricos

O cálculo de falha acima é feito com a suposição de um sistema trifásico equilibrado. O cálculo é feito para apenas uma fase, pois as condições de corrente e tensão são as mesmas em todas as três fases.

Quando ocorrem falhas reais em sistemas de energia elétrica, como falha de fase para terra, falha de fase para fase e falha dupla de fase para terra, o sistema torna-se desequilibrado, ou seja, as condições de tensão e corrente em todas as fases não são mais simétricas. Tais falhas são resolvidas por análise de componentes simétricos.

Geralmente, o diagrama vetorial trifásico pode ser substituído por três conjuntos de vetores equilibrados. Um tem rotação de fase oposta ou negativa, o segundo tem rotação de fase positiva e o último é co-fase. Isso significa que esses conjuntos de vetores são descritos como sequências negativa, positiva e zero, respectivamente.

Onde todas as quantidades são referenciadas à fase de referência r. Da mesma forma, um conjunto de equações pode ser escrito para as correntes de sequência também. A partir das equações de tensão e corrente, pode-se facilmente determinar a impedância de sequência do sistema.