Aula 03_Protecao Fusiveis 2

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Proteção de sistemas
Chaves fusíveis
Chaves fusíveis são os elementos mais utilizados na proteção de redes 
de distribuição urbanas e rurais, por apresentar preços reduzidos e 
desempenho satisfatório para o nível de proteção que se deseja.
No interior do cartucho da chave fusível está instalado o elo fusível, 
que é o elemento de proteção. 
Introdução
A fusão do elo fusível não determina que haja interrupção da 
corrente elétrica no circuito, pois nos sistemas de média tensão o 
arco elétrico continua fluindo entre os terminais separados do elo 
fusível, devido ao ambiente fortemente ionizado. 
Introdução
Para que seja garantida a interrupção da corrente elétrica, o elo fusível
possui um tubinho cobrindo seu elemento ativo que, ao ser queimado 
pelo arco, produz uma substância que aquecida libera gases 
desionizantes, aumentando a atividade de extinção do arco.
Introdução
Deve-se entender por relação de rapidez o quociente entre 
a corrente mínima de fusão e a corrente de surto do elo 
fusível no tempo de:
• 0,10 a 300 segundos, para valores nominais do elo 
fusível de até 100 A,
• 0,10 a 600 segundos para correntes nominais do elo 
fusível superiores a 100 A. 
Exemplo: Se a corrente de fusão do elo fusível de 3 H for 
de 4,5 A (no tempo de 300 s) e suportar 80 A durante 0,10 
s (corrente de surto), a relação de rapidez é de 80/4,5 = 
17,4.
Relação de rapidez
Relação de rapidez
Os elos fusíveis são fabricados e utilizados em função das suas 
características tempo versus corrente, o que permite que sejam 
codificados nas seguintes classificações:
Tipo H: 
Denominados fusíveis de alto surto, apresentam tempo de 
atuação lento e são utilizados somente na proteção de 
transformadores de distribuição. A característica de atuação lenta 
é necessária para que não operem durante a energização do 
transformador devido à corrente de surto ou corrente de inrush. 
Sua relação de rapidez varia entre 11,4 (para elos fusíveis de 
corrente de 0,5 A) a 36,4 (para fusíveis de 5 A). 
São fabricados com as seguintes correntes nominais: 0,5A – 1A –
2A – 3A – 5A.
Elos fusíveis - classificações
Tipo K: 
Apresentam tempo de atuação rápido, sendo utilizados normalmente 
na proteção de ramais de alimentadores de distribuição ou mesmo 
instalados ao longo desses alimentadores, porém, na sua trajetória
final. 
Têm uma relação de rapidez variando entre 6 (para elos fusíveis de 
corrente nominal de 6 A) e 8,1 (para elos fusíveis de corrente nominal 
de 200 A). 
São agrupados em dois diferentes tipos: elos fusíveis preferenciais e 
elos fusíveis não preferenciais. Essa classificação torna-se necessária
para indicar ao usuário que somente há coordenação entre os elos 
fusíveis listados dentro de um mesmo grupo. Os elos fusíveis de grupos 
diferentes não são seletivos. Os elos fusíveis preferenciais são
fabricados com as seguintes correntes nominais: 6 – 10 – 15 – 25 – 40 –
65 – 100 – 140 – 200 A. Já os elos fusíveis não preferenciais são
fabricados com as seguintes correntes nominais: 8 – 12 – 20 – 30 – 50 –
80 A.
Elos fusíveis - classificações
Tipo T: 
Apresentam tempo de atuação lento. 
Têm relação de rapidez variando entre 10 (para 
elos fusíveis de corrente nominal de 6 A) e 13 
(para elos fusíveis de corrente nominal de 200 A). 
No entanto, os elos fusíveis K e T apresentam os 
mesmos valores de corrente nominal. Os elos 
fusíveis do tipo T são destinados à proteção de 
alimentadores de distribuição e seus ramais 
correspondentes.
Elos fusíveis - classificações
Os elos fusíveis são
fabricados em liga de 
estanho, que possui uma 
temperatura de operação
normal de cerca de 100° C e 
ponto de fusão de 230° C.
Exemplos de valores das 
correntes nominais dos elos 
fusíveis aplicados na 
proteção de 
transformadores de 
distribuição são fornecidos 
na tabela, respectivamente 
para os tipos H e K.
Elos fusíveis - classificações
As chaves fusíveis utilizadas devem ser adequadas às
correntes nominais dos elos fusíveis:
• Chaves fusíveis de 50 A: elos fusíveis de 1 a 50 A.
• Chaves fusíveis de 100 A: elos fusíveis superiores a 
50 A até 100 A.
• Chaves fusíveis de 200 A: elos fusíveis superiores a 
100 A até 200 A.
Chaves fusíveis
• tempo mínimo de fusão, que corresponde ao menor tempo no qual 
o fusível se funde para uma dada corrente. A curva de tempo 
mínimo de fusão representa o tempo necessário para ocorrer a 
fusão do elemento fusível, considerando a temperatura ambiente de 
25° C e o elo fusível sem corrente antes do evento.
• tempo de máxima fusão que corresponde à curva de tempo mínimo
de fusão, acrescido de um valor de corrente admitido pelo fabricante 
como margem de tolerância do tempo de fusão.
• Curva tempo versus corrente total de interrupção do arco que 
corresponde à curva de tempo máximo de fusão, acrescido de um 
tempo que permita a extinção definitiva do arco.
• Curva de tempo de curta duração versus corrente que corresponde 
ao tempo máximo para que o fusível não seja aquecido no caso de 
sobrecarga de curta duração para uma dada corrente.
Elos fusíveis – curvas tempo versus corrente
Padrão bitolas cabos elétricos
Tempo para recozimento
condutores
Característica tempo versus corrente
Os elos fusíveis são utilizados na proteção de transformadores 
de distribuição para evitar os efeitos térmicos, devido às
correntes de curto-circuito.
O elo fusível deve atuar para a corrente de curto-circuito na rede 
de distribuição secundária, onde é proteção de segunda linha, 
evitando, assim, que essa corrente danifique o transformador e 
seja transferida pela relação de transformação para a rede 
primária afetando, assim, a continuidade do sistema. Para 
transformadores com potência nominal de aproximadamente 
até 75 kVA, os defeitos na rede secundária provocam correntes 
de pequeno valor que, transferidas para o primário, podem não
fazer atuar o elo fusível. Para evitar que o transformador de 
distribuição seja danificado, muitas vezes as concessionárias
utilizam proteção secundária por meio de disjuntores 
termomagnéticos.
Elos fusíveis – considerações sobre proteção de transformadores
• Os fusíveis devem atuar de forma coordenada com a curva 
térmica do transformador. Esse requisito nem sempre é
possível de ser alcançado, pois diferentemente dos relés de 
imagem térmica, os elos fusíveis têm suas curvas fixas.
• O elo fusível deve atuar para defeitos internos ao 
transformador que protege.
• O elo fusível deve fundir num tempo inferior a 17 s com 
correntes entre 2,5 a 3 vezes a corrente nominal do 
transformador, tomando-se a curva tempo versus corrente 
para o tempo máximo de atuação.
• Os elos fusíveis devem coordenar com as proteções instaladas 
a montante e a jusante do ponto de instalação do 
transformador.
Elos fusíveis – considerações sobre proteção de transformadores
• O elo fusível não deve atuar para as sobrecargas 
ocorridas no transformador, mesmo que afetem a sua 
vida útil. Essa prescrição é importante, pois os 
transformadores de distribuição normalmente são
submetidos a sobrecargas temporárias de média
duração, mas que, em geral, não atingem a 
temperatura máxima de serviço que é de 95° C. Para 
isso, é necessário que se controle o processo de 
sobrecarga.
• O elo fusível não deve atuar durante a energização do 
transformador. Essa corrente normalmente alcança
valores compreendidos entre 8 a 12 vezes a corrente 
nominal do transformador e um tempo de duração de 
até 100 ms.
Elos fusíveis – considerações sobre proteção de transformadores
• Prever no dimensionamento do elo fusível
o crescimento da carga para pelo menos 
um período de 5 anos. 
• Prever no dimensionamento do elo fusível
as cargas que podem ser eventualmente 
transferidas por meio de manobras na 
rede de distribuição para permitir 
manutenção corretiva e preventiva.
Elos fusíveis – considerações sobreproteção em linhas de distribuição
A corrente nominal do elo fusível para a proteção de um ramal 
deve ser igual ou superior a 150% da corrente máxima de carga 
prevista no projeto no ponto de instalação da chave fusível, 
conforme equação
Nos estudos de coordenação de alimentadores existentes é
aconselhável medir a corrente no ponto de derivação dos ramais 
ou definir esse valor por meio de uma avaliação adequada.
Elos fusíveis – considerações sobre proteção em linhas de distribuição
• A corrente nominal da chave fusível deve ser igual a pelo 
menos 150% da corrente nominal do elo fusível que será 
utilizado na proteção do ramal de distribuição.
• Determinar as correntes de curto-circuito trifásicas, bifásicas e 
fase-terra em todos os pontos onde estão instaladas as chaves 
fusíveis.
• A corrente nominal do elo fusível deve ser igual ou inferior a 
25% da corrente de curto-circuito fase-terra mínima que 
ocorrer no fim do trecho para uma resistência de aterramento 
de 40 W, conforme a equação:
Elos fusíveis – considerações sobre proteção em linhas de distribuição
➢Para a correta especificação dos elos fusíveis 
(e/ou dispositivos de proteção) torna-se 
necessário determinar a corrente de carga 
máxima em cada trecho da rede de 
distribuição.
➢O problema é que com a existência de vários 
ramais (derivações), é impraticável realizar a 
medição simultânea e obter o valor máximo
de demanda coincidente de todos os 
transformadores de distribuição do 
alimentador.
Elos fusíveis – considerações sobre proteção em linhas de distribuição
Seria impraticável realizar a medição simultânea e obter 
o valor máximo de demanda coincidente de todos os 
transformadores de distribuição do alimentador.
➢Uma forma de se conhecer a demanda máxima dos 
transformadores de distribuição com desvio aceitável
para esse propósito se for determinada a taxa de 
corrente do alimentador. 
➢ Basicamente, consiste em se obter, através de medição
do alimentador da subestação, o maior valor de 
corrente de um determinado período, normalmente de 
1 ano, se possível, ou outro intervalo de tempo que 
permita um maior número de dados. 
Elos fusíveis – definição de demanda máxima de 
transformadores conectados em linhas de distribuição
Uma vez obtido o valor de máxima corrente no circuito alimentador, 
divide-se esse valor pela soma das potências nominais dos 
transformadores de distribuição, obtendo-se a taxa de corrente do 
alimentador K = I/kVA que deve ser aplicada sobre a potência nominal 
de cada transformador de distribuição para que seja obtida a 
demanda média desse equipamento.
Elos fusíveis – definição de demanda máxima de 
transformadores conectados em linhas de distribuição
A obtenção da potência nominal dos transformadores dos 
consumidores conectados em média tensão não apresenta, em geral, 
nenhuma dificuldade para o estudo, já que as concessionárias mantêm
normalmente em seus registros o cadastro desses consumidores. A 
corrente de carga desses consumidores pode ser obtida por meio da 
demanda máxima em kW que acompanha a leitura de energia 
realizada mensalmente pelas concessionárias.
O valor de K obtido por meio da Equação anterior conduz a excelentes 
resultados. Dessa forma, o valor de K é aplicado somente sobre os 
valores de potência nominal dos transformadores de distribuição, 
obtendo-se as demandas médias de cada um deles. 
Já a contabilização das correntes de carga em cada trecho do 
alimentador é realizada somando-se as correntes obtidas pela 
aplicação do fator K sobre a potência dos transformadores de 
distribuição com as correntes máximas obtidas das leituras de 
demanda faturada da conta de energia de cada consumidor conectado 
em média tensão.
Elos fusíveis – definição de demanda máxima de 
transformadores conectados em linhas de distribuição
Quando os consumidores são de pequeno porte, e, 
portanto, faturados somente com o consumo de energia, 
deve-se aplicar o fator K sobre a potência nominal de 
todos os transformadores do alimentador. 
Isso é muito comum nos alimentadores rurais em áreas
caracterizadas por minifúndios. Nesse caso, a equação
toma a seguinte forma:
Elos fusíveis – definição de demanda máxima de 
transformadores conectados em linhas de distribuição
Devido à grande quantidade de elos fusíveis instalados nos 
alimentadores de distribuição, é essencial que sejam 
empregados alguns critérios de coordenação para evitar a 
eliminação de grandes trechos desnecessariamente.
Para que dois elos fusíveis ligados em série atuem de forma 
coordenada entre si para corrente de curto- circuito ou 
sobrecargas elevadas, o tempo de interrupção do elo fusível
protetor deve ser de no máximo 75% do menor tempo de fusão
do elo fusível protegido.
Elos fusíveis – critérios de coordenação
Se existir um número elevado de chaves fusíveis em série, a 
coordenação torna-se impraticável. Devem-se aplicar no 
máximo duas chaves em série, complementando as necessidades 
de proteção por meio de religadores de distribuição e/ou 
seccionadores.
Sempre que possível, reduzir o número de elos fusíveis aplicados 
num dado alimentador a fim de permitir ampliar a faixa de 
coordenação entre os elos fusíveis protegidos e protetores. A 
série de fusíveis mais recomendada é: 6 – 10 – 15 – 25 – 65 A.
O elo fusível protegido deve coordenar com o elo fusível
protetor, considerando o maior valor da corrente de curto-
circuito no ponto de instalação do elo fusível protetor.
Elos fusíveis – critérios de coordenação
Para esclarecer as posições tomadas dos 
elos fusíveis protetor e protegido no 
alimentador, observe a figura: o elo 
fusível 1 é protegido dos elos fusíveis 2 e 
3, enquanto os elos fusíveis 2 e 3 são elos 
fusíveis protetores.
Cerca de 84% dos defeitos em 
alimentadores de distribuição envolvem 
a terra. 
Devido a esse fato, deve-se tentar 
coordenar os elos fusíveis protegidos e 
protetores para a menor corrente de 
curto-circuito fase-terra no ponto de 
instalação do elo fusível protetor.
Elos fusíveis – critérios de coordenação
A coordenação entre o elo fusível
protegido e o elo fusível de proteção
de um transformador pode acarretar 
corrente nominal muito elevada do 
elo fusível protegido. 
Neste caso, é preferível desconsiderar 
essa coordenação a perder a proteção
do alimentador pela corrente elevada 
do elo fusível protegido. 
Não utilizar elos fusíveis do tipo H 
para proteção de ramais ou mesmo 
para instalação nos alimentadores 
longos.
Elos fusíveis – critérios de coordenação
Utilizar a menor quantidade de elos 
fusíveis possíveis, sem, no entanto, 
perder a proteção do alimentador. 
Para reduzir o número de elos fusíveis
num determinado alimentador utilizar de 
preferência a série de elos fusíveis
denominada elos fusíveis preferenciais 
do tipo K. 
Por outro lado, existe a série de elos 
fusíveis não preferenciais também do 
tipo K. Isso não quer dizer que não se 
possam utilizar as duas séries de fusíveis
num mesmo projeto de coordenação. 
Depende da condição de coordenação.
Elos fusíveis – critérios de coordenação
Uma vez conhecidas as famílias de elos fusíveis a ser utilizada e 
conhecidas as correntes de curto-circuito em todos os pontos de 
instalação de chaves fusíveis, pode-se utilizar tabelas para se 
obter a coordenação de elos fusíveis. 
Elos fusíveis – critérios de coordenação
Elos fusíveis – critérios de coordenação
Elos fusíveis – critérios de coordenação
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Atividade
Atividade
Atividade
Atividade
Atividade
Atividade – solução
Atividade – solução
Atividade – solução
Atividade – solução
Atividade – solução
Menor corrente curto circuito (fase-terra) = 200 Amperes
Maior corrente curto circuito (trifásico) = 1000 Amperes
Atividade –solução
Considerando que:
Icbt = corrente dos consumidores atendidos em baixa tensão da rede pública
Icp = corrente dos consumidores atendidos conforme demanda estabelecida em contrato
Então, a corrente máxima prevista no circuito do fusível (ponto p12), In,p12 pode ser calculada 
por:
In,p12 = Icbt x K + Icp
In,p12 = 0 x 0,0166 + (6 + 7)
In,p12 = 13 Amperes
Atividade – solução
Assim, os parâmetros para definição do fusível são os seguintes:
In,p12 = 13 Amperes 
Menor corrente curto circuito (fase-terra) = 200 Amperes
Maior corrente curto circuito (trifásico) = 1000 Amperes
Definição da corrente nominal do fusível:
• Mínima corrente nominal = 1,5 x 13 = 19,5 Amperes
• Máxima corrente nominal = 200 / 4 = 50 Amperes
19,5 A ≤ corrente nominal ≤ 50 A
Atividade – solução
19,5 A ≤ corrente nominal ≤ 50 A
Além disso, necessitamos que este fusível deve 
permitir coordenação com fusíveis 15K (protetores).
Atividade – solução
Atividade – solução
Atividade – solução
Menor corrente curto circuito (fase-terra) na sua zona de proteção = 
300 Amperes
Maior corrente curto circuito (trifásico) = 1100 Amperes
Atividade – solução
Considerando que:
Icbt = corrente dos consumidores atendidos em baixa tensão da rede pública
Icp = corrente dos consumidores atendidos conforme demanda estabelecida em contrato
Então, a corrente máxima prevista no circuito do fusível (ponto p12), In,p12 pode ser calculada 
por:
In,p12 = Icbt x K + Icp
In,p12 = 300 x 0,0166 + (6 + 7)
In,p12 = 17,98 Amperes
Atividade – solução
Assim, os parâmetros para definição do fusível são os seguintes:
In,p12 = 17,98 Amperes 
Menor corrente curto circuito (fase-terra) = 300 Amperes
Maior corrente curto circuito (trifásico) = 1100 Amperes
Definição da corrente nominal do fusível:
• Mínima corrente nominal = 1,5 x 17,98 = 26,97 Amperes
• Máxima corrente nominal = 300 / 4 = 75 Amperes
26,97 A ≤ corrente nominal ≤ 75 A
Atividade – solução
26,97 A ≤ corrente nominal ≤ 75 A
Além disso, necessitamos que este fusível deve permitir 
coordenação com fusíveis 40K (protetor).
Atividade – solução
Atividade – solução
Pelo gráfico da figura, 
podemos observar 
que o elo fusível 65K, 
com uma corrente de 
1100 Amperes deve 
demorar um pouco 
menos de 0,15 
segundos para que 
seccione o circuito ao 
qual está conectado.
Atividade – solução
Pelo gráfico, a escolha do 
condutor permite que a corrente 
de 1100 Amperes, mesmo 
persistindo por mais de 20 
segundos, não possui condições 
de afetar a integridade física do 
cabo.
Uma ponderação importante a se 
fazer é com relação à máxima 
corrente suportável pelo elo 
fusível de 65K que, no caso, 
possui o mesmo valor da corrente 
de curto circuito trifásica para o 
alimentador em questão.
Pelos dois gráficos apresentados 
(neste slide e no anterior) , 
eventualmente, pode-se estudar 
a utilização do elo fusível de 80K, 
restando verificar se o mesmo 
permite a coordenação com os 
elos fusíveis à montante.
Atividade – solução