Apresentação Sistemas de Medição

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Princípios de coordenação e isolamento.
Nelson Luís Rodrigues, 
Rodrigo Francino da Silva
Introdução
A maioria das interrupções de serviço na
transmissão e distribuição de energia
elétrica está relacionada a alguma
sobretensão gerada na rede,
provocadas por descargas 
atmosféricas ou por alguma manobra de rede.
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	São vários os fatores que demandam estudos para o dimensionamento do isolamento de um sistema elétrico. Dentre os principais é necessário conhecer quais serão as possíveis sobretensões e campos elétricos que podem atingir o sistema de isolamento. 	Para que essas grandezas sejam caracterizadas é importante conhecer não somente a intensidade da tensão gerada por elas, mas o tempo que podem ficar ativos sobre os equipamentos isolantes.
Isolamento - Definição.
	Para que se obtenha uma maior qualidade no serviço de transmissão e distribuição de energia é necessário que, além de um bom sistema de proteção instalado nesse sistema, também seja empregado um sistema de isolamento.
	O sistema de isolamento é importante para que sejam corretamente descarregadas as correntes atmosféricas e de curto-circuito, por exemplo. Dentre os principais componentes do sistema de isolamento se destacam os cabos pára-raios e os isoladores, responsáveis por suspender e isolar os cabos condutores das estruturas de sustentação (torres de transmissão, por exemplo).
Demonstração de uso de isoladores 
Coordenação de isolamento.
	A coordenação de isolamento pode ser, resumidamente, definida como: o método de seleção da rigidez dielétrica dos equipamentos presentes no sistema, para que as sobretensões que o atinjam sejam suportadas e causem perdas no menor tempo possível. 
	É importante ressaltar que a coordenação de isolamento não exige que o sistema seja 100% a prova de falhas decorrentes de eventos transitórios. Isso ocorre pois, por o sistema elétrico ser de grande dimensões se torna economicamente inviável dimensionar meios isolantes a prova de falhas. Por isso o sistema é dimensionado de uma forma que possua um risco de falha aceitável. 
	Os intervalos de isolamento dos equipamentos apresentam uma probabilidade de falha associada a cada nível de tensão: não há como concluir, se uma dada sobretensão provocará ou não a disrupção em uma estrutura. Estatisticamente, a suportabilidade de um isolamento é bem descrita por uma distribuição cumulativa normal ou gaussiana, conforme figura 1.1, caracterizada por uma tensão de 50% de probabilidade de falha U50% (ou tensão crítica de descarga) e um desvio-padrão σ
Isolamento contra descargas atmosféricas.
	Na distribuição de energia elétrica o desempenho, quando ocorrem descargas atmosféricas é o fator principal que determina o dimensionamento dos níveis de isolamento. Essas descargas atmosféricas podem ocorrer diretamente sobre a linha de distribuição ou próxima a ela, gerando uma sobretensão induzida. 
	Entre as principais informações que devem ser recolhidas para o dimensionamento do sistema de isolação, contra descargas atmosféricas, se destacam:
O valor máximo instantâneo da intensidade de corrente da descarga atmosférica ;
A probabilidade de ocorrência de uma descarga atmosférica;
A forma de onda da corrente gerada pela descarga atmosférica
	 Os pára-raios dão maior confiabilidade às redes de distribuição, pois sua função é garantir a continuidade do funcionamento do sistema de energia, mesmo que sofra abalos pela inesperada ocorrência de valores de corrente e tensão superiores aos valores nominais. As finalidades básicas deste dispositivo são de impedir que o abalo gerado pelas sobretensões se propague pela linha e equipamento do sistema, permitindo a rápida dissipação das mesmas. 
Pára-raios
	Os pára-raios de carboneto de silício são aqueles que utilizam como resistor não-linear o carboneto de silício (SiC) e tem em série com este resistor um centelhador formado por espaços vazios que possibilitam o corte da corrente após o efeito da sobretensão. 
Proteções ativas e passivas em redes de distribuição.
	No geral, a coordenação de isolamentos é composta por três níveis de isolamento:
	O nível de isolamento mais baixo corresponde aos aparelhos de proteção (como por exemplo os descarregadores de sobretensões e as hastes de guarda).
	O nível de isolamento intermédio corresponde aos isoladores e distâncias livres no ar entre pólos e terra. 	O nível de isolamento mais elevado diz respeito aos componentes com isolamentos sólidos ou líquidos tais como transformadores e cabos, bem como às distâncias entre contatos abertos e entre diferentes fases do sistema.
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Atualmente, os principais aparelhos para proteção ativa nas redes de distribuição são: 
Hastes de Guarda: O seu princípio de funcionamento consiste em estabelecer um arco provocado pela sobretensão transitória, escoando assim a corrente para o terra. Este arco é criado a partir de um certo valor de tensão para o qual foi dimensionada a haste de guarda, o qual se designa tensão de disrupção. O funcionamento das hastes de guarda implicam um curto-circuito e o consequente disparo da linha, o que pode causar transtornos, sendo uma desvantagem desta aplicação.
Proteções ativas
Descarregadores de sobretensões: são dispositivos utilizados nas redes de energia elétrica para proteger os aparelhos das sobretensões transitórias, limitando a amplitude e duração da tensão em excesso que circula nas linhas. Há a necessidade de se utilizar este tipo de proteção, devido ao prejuízo que as sobretensões podem causar, quer pelo desgaste ou mesmo a destruição de equipamentos elétricos.
É fundamental que o DST tenha um comportamento estável sob as condições de operação a que venha a ser sujeito, pois dele depende a proteção de equipamentos dispendiosos, nomeadamente transformadores de potência, e de demorada substituição, podendo afetar o bom funcionamento do sistema de distribuição.
Manobras da rede
	As sobretensões originadas por este tipo de fenômeno têm origem no acoplamento e deslastramento de cargas da rede tais como: – Arranque de motores – Entrada ao serviço de transformadores – Entrada ao serviço de linhas de distribuição – Operação de disjuntores, fusíveis ou contatores – Falhas no fornecimento de energia Este tipo de eventos geram sobretensões transitórias na ordem dos kV com frequências muito elevadas e num curto espaço de tempo (microsegundos), afetando o funcionamento das linhas e equipamentos
“Mesmo assim, poderíamos, em princípio, reduzir nossas perdas globais para algo em torno de 10%, como é o caso do Canadá, que adota um modelo de geração hidrelétrica semelhante ao nosso. O problema são nossas perdas de distribuição, muito maiores do que as canadenses”
Exemplo de forma de onda de sobretensão da energização de uma linha de transmissão de 1.050 kV 
Proteções Passivas
Cabos de Guarda
	
	Os cabos de guarda são utilizados com o objetivo de proteger os condutores de fase das descargas atmosféricas interceptando-as. O único senão é que as resistências de terra dos apoios, na maioria das vezes, não são suficientemente baixas podendo originar um contornamento inverso e, como tal, um incidente na rede. Mesmo assim, o uso de cabos de guarda tem levado a resultados positivos. 
	Na atual rede de Distribuição os cabos de guarda são utilizados exclusivamente nos níveis de AT, 60kV e 132kV. Não havendo cabo de guarda nas restantes linhas, pode-se assumir que as descargas atmosféricas eventualmente vão 
provocar descargas à terra.
Isoladores
Os isoladores usados nas redes elétricas têm como função principal isolar eletricamente corpos condutores, como é o caso das linhas, de outros elementos da rede, os apoios por exemplo.
No caso de linhas aéreas de transporte de energia, esta função é realizada através da ligação de múltiplos isoladores em cadeia, designando-se o conjunto por cadeia de isoladores, permitindo o isolamento eléctrico entre os condutores de fase e os apoios metálicos que suportam a linha.
Podem também ser usados para servirde barramento ou apenas para sustentação mecânica dos condutores.
Os isoladores são constituídos por um corpo isolante e acessórios de fixação. O seu invólucro é desenhado de modo a proteger o núcleo de agressões exteriores e também fornecer uma linha de fuga extensa no caso de haver contornamento. Os isoladores são classificados do seguinte modo, como se observa na figura:
a) Classes A 
Caracterizam-se pelo fato de a distância mais curta de perfuração do isolador ser maior ou igual a metade do comprimento mínimo do arco elétrico que pode ser estabelecido no exterior;
b)Classe B 
A distância mais curta de perfuração do isolador é menor que metade do comprimento mínimo do arco elétrico que pode ser estabelecido no exterior; este isolador é considerado perfurável.
	Embora os surtos de manobra devam ser considerados, são os surtos atmosféricos que impõem os maiores níveis de tensão, fazendo-se necessária uma avaliação detalhada de surtos incidentes, considerando-se a magnitude, forma e probabilidade de ocorrência. 
Atenção especial deve ser dada às distâncias de isolamento entre fases e a terra, a quantidade, localização e de pára-raios.
	De forma geral, a aplicação da coordenação de isolamento é um instrumento de avaliação da suportabilidade dos equipamentos de um sistema de transmissão e distribuição, frente aos distúrbios elétricos a que estão submetidos. Sua importância é indiscutível, promovendo a confiabilidade e a continuidade dos serviços de fornecimento de energia elétrica. 
Conclusão
Obrigado!!!