Slides parte 15.3_elt_esquemas_de_ligacao_a_terra_v14
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Slides parte 15.3_elt_esquemas_de_ligacao_a_terra_v14 Slides parte 15.3_elt_esquemas_de_ligacao_a_terra_v14 Presentation Transcript

  • Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica Instalações Elétricas 1 ELT Esquemas de Ligação à Terra 3.º ano - 1.º semestre 2012 / 2013André Sá 1
  • Generalidades sobre os ELT (ou regime de neutro) O esquema de ligação à terra (ou regime de neutro) caracteriza: O modo de ligação à terra do neutro (ou alimentação); A forma de colocação à terra das massas das utilizações. A escolha destas ligações condiciona as medidas de proteção de pessoas contra contactos diretos e indiretos. São os imperativos de continuidade de serviço e das condições de exploração que determinam a ou as escolhas dos ELT.André Sá 2
  • Esquema T T T N I T 1ª letra 2ª letra Situação do neutro (ou alimentação): situação das massas da instalação / terra: T = ligação direta neutro com a terra T = massas religadas diretamente à terra I = neutro isolado ou impedante N = massas religadas ao ponto de Neutro esquema T N Letras complementares S = função de proteção PE distinto do N ou do condutor ativo (fase) ligado à terra C = função de proteção comum com o N (PEN) PE – Protective Earth N – Neutral PEN – Protective Earth + NeutralAndré Sá 3
  • Ligado à TerraAndré Sá 4
  • Ligações à terra nos postos de transformação (secção 442.2) Resistências das ligações à terra de um PT com contagem em BT : Os defeitos de isolamento sobre o material MT do PT( internos ) ou devido às descargas atmosféricas ( externos) podem provocar correntes à terra perigosas para as pessoas bem como para os equipamentos. As medidas preventivas consistem essencialmente na: interligação de todas as massas do PT e a sua ligação ao coletor de terra, a procura de uma resistência de terra no PT tão fraca quanto possível.André Sá 5
  • Tomadas de terra do posto MT / BT RP : resistência da tomada de terra das massas do PT RB : resistência da tomada de terra da alimentação RA : resistência da tomada de terra das massas Z dos recetores BT RP RB RA significado 3ª letra R N S Ligadas - massas do PT - massas do PT - tomada de terra do neutro - tomada de terra do neutro - massas instalação BT Separadas - massas do PT -massas instalação BT - tomada de terra do neutro - massas instalação BTAndré Sá 6
  • As resistências das tomadas de terra do PT MT/BT resistência máxima da tomada de Esquemas terra das massas do posto RP 400 V / 230 V TNR Sem valor prescrito na medida em que as instalações alimentadas pelo PT se encontrem inteiramente dentro da zona de equipotencialidade. Z ITR Se as massas estiverem fora desta zona : RPAB < 1 Ω RPAB 400 V / 230 V IE(A) RPB ( Ω ) TTN 40 26 Z ITN 300 3 RPB RA 1000 1 400 V / 230 V TTS IE(A) RP ( Ω ) Utp = 2kV Utp = 4kV Utp = 10kV Z ITS 40 30 30 30 RP RB RA 300 5 12 30 1000 1 3 10André Sá 7
  • Esquema TT ( Secção 312.2.2 ) O ponto de neutro da alimentação ligado à terra de serviço, as massas da instalação estão ligadas a uma tomada de terra de proteção elétricamente distinta da tomada de terra de serviço. MT BT Rede 230 V / 400 V L1 L2 L3 N Massa metálica RA – Terra de proteção das massas RB RB – Terra de serviço RAAndré Sá 8
  • Esquema TN ( Secção 312.2.1 ) Terra Neutro Confundido Terra Neutro Separados TN-C TN-S L1 L2 L3 N PEN PE PEN PE RPAB – Terras reunidas (proteção das massas do PT, serviço, proteção das massas). PE – Protective Earth R PAB N – Neutral PEN – Protective Earth + NeutralAndré Sá 9
  • Esquema IT ( Secção 312.2.3 ) Todas as partes activas são isoladas da terra (ou religadas por uma impedância), as massas da instalação estão ligadas à terra. L1 L2 L3 PE R PABAndré Sá 10
  • O comportamento dos diferentes ELT na proteção de pessoasAndré Sá 11
  • Contra os contactos indiretos em esquema TT ( Secção 413.1.4 ) Estudo do defeito à terra : MT BT Rede 230 V / 400 V L1 L2 L3 N Massa metálica RB = 10Ω RA = 10Ω RA – Terra de proteção das massas RB – Terra de serviçoAndré Sá 12
  • André Sá 13
  • 413.1.4.2 – no esquema TTAndré Sá 14
  • André Sá 15
  • Colocação em serviço do sistema TTAndré Sá 16
  • Constituição do DDR (dispositivo diferencial residual)André Sá 17
  • A sensibilidade O DDR não pode funcionar antes de metade do valor estipulado. Depois do valor estipulado terá que atuar obrigatoriamente.André Sá 18
  • Comportamento de um DDR em presença da componente contínuaAndré Sá 19
  • Gama de produtos O mecanismo de disparo é o interruptor.André Sá 20
  • Sem mecanismo interno ordem transmitida ao disjuntor.André Sá 21
  • Curvas de disparoAndré Sá 22
  • SeletividadeAndré Sá 23
  • Seletividade - exemplo Estão disponíveis dispositivos de corrente residual de sensibilidade intermédia (100 mA e superior) em versão seletiva (S) e com retardador (R). Esta opção certifica que, em caso de uma falha diferencial a jusante da instalação, apenas o circuito em defeito é desligado. A tabela que se segue indica, a verde, os conjuntos de equipamentos a montante / a jusante que permitem seletividade.André Sá 24
  • Perturbações de funcionamento dos DDR 2 Riscos: Disparo intempestivo “Cegueira” (não disparo sob fuga) Causas de disparo intempestivo: Sobretensões atmosféricas Sobretensões de manobra Colocação em tensão de circuitos de forte efeito capacitivo em relação à terra. Causas de “cegueira”: o Temperatura muito baixa (-25 ºC) criam uma não sensibilização o Correntes de fuga de alta frequência (AF).André Sá 25
  • Solução: gama “”Si”André Sá 26
  • Fenómenos particulares – Variadores eletrónicos de velocidade A forma de onda da tensão gerada pelo variador, em particular as frentes de tensão criadas pela comutação dos IGBT, estão na origem de correntes vagabundas de alta frequência que circulam pelos cabos de alimentação. O seu percurso: Variador Capacidades do circuito Circulação das correntes de alta frequênciaAndré Sá 27
  • Fenómenos particulares – Variadores eletrónicos de velocidade – o risco de provocar disparos intempestivos Perturbação de um DDR pela circulação de correntes de alta frequência A solução – uso de diferenciais com filtros de alta frequência integrados DDR tipo VIGIREX RH 99M e RH 99PAndré Sá 28
  • Fenómenos particulares – Variadores eletrónicos de velocidade – o risco de provocar disparos intempestivos (na colocação em tensão) Na entrada dos conversores de frequência são Equipamento com filtro capacitivo geralmente usados condensadores para os imunizar à presença de AF e para reduzir a sua emissão também de AF. Estas capacidades são da ordem dos 10 a 100 nF. Estes condensadores são responsáveis pela circulação de correntes residuais na colocação sob tensão, assim como em funcionamento normal. Risco – disparos intempestivos A solução: limitar o nº de equipamentos alimentados por um mesmo DDR Proteção de pessoas para contactos diretos qualquer que seja o ELT • Usar DDR tipo A, de 30 mA em alimentação monofásica • Usar DDR tipo B, de 30 mA em alimentação trifásicaAndré Sá 29
  • TT - resumoAndré Sá 30
  • Contra os contactos indiretos em TN-C-S Terra Neutro Confundido Terra Neutro Separado TN-C TN-S L1 L2 L3 N PEN PE PEN PE R PABAndré Sá 31
  • Contra os contactos indiretos em TN-C-S Regras gerais: TN-C: O PEN é simultaneamente condutor de proteção e condutor de neutro. O PEN nunca pode ser cortado. Ex. : aparelhagem tripolar numa linha com PEN Ligar o PEN no borne de "massa" do recetor. TN-C é interdito a jusante de um TN-S. TN-S: O condutor de proteção (PE) é separado do neutro (N). Obrigatório para S < 10 mm2 cobre / 16 mm2 alumínio. As massas do posto: O neutro BT, e as massas de utilização são religadas à mesma tomada de terra. Repartição das tomadas de terra sobre o PE. Fazer acompanhar o PE (PEN) ao lado das fases.André Sá 32
  • Contra os contactos indiretos em TN-C-SAndré Sá 33
  • Contra os contactos indiretos em TN-C-SAndré Sá 34
  • TN-S DPCC – ρ = 0,0225 Ω.mm2/m dispositivo de proteção contra curto-circuitosAndré Sá 35
  • Contra os contactos indiretos em TN-C-SAndré Sá 36
  • Contra os contactos indiretos em TN-C-S Protecção por corte automático da alimentação Condições de protecção em sistema TN Corrente de disparo / fusão Ia (para tempo de corte máximo) e impedância da malha de defeito Zs Dispositivos de protecção permitidos: Dispositivos de proteção contra curto-circuitos; Dispositivos diferenciais (exceto no sistema TN-C). ZS ⋅ Ia ≤ U0André Sá 37
  • Colocação em serviço do sistema TN A proteção do neutro : fase TN-C fase fase PEN TN-S SN = Sfase SN < Sfase fase fase fase fase fase fase N N PE PEAndré Sá 38
  • Colocação em serviço do sistema TN – secção N circuitos polifásicos, secções > 16 mm2 Cu secções > 25 mm2 Al correntes equilibradas E S neutro < S fase TDH I3 < 15% neutro protegido circuitos monofásicos circuitos polifásicos, secções < 16 mm2 Cu secções < 25 mm2 Al OU S neutro = S fases 15% < TDH I3 < 33% (ordem 3 e multiplas de 3) TDH I3 >33% S neutro > S fases (ordem 3 e multiplas de 3) considerar IN = 1,45 IfaseAndré Sá 39
  • TN – verificação alternativa Verificação das condições de disparo: (Secção 413.1.3 ) L1 L2 L3 PEN L Uc R PAB 0, 8.Uo. Sf L máx = ρ. (1 + m). Imagn Considera-se que Rd = 0 e que o defeito provoca m = sf/sPEN uma queda de tensão de 20% da tensão simples.André Sá 40
  • TN – verificação alternativa TN-SAndré Sá 41
  • TN – verificação alternativa Comprimentos máximos das canalizações trifásicas 230/400V protegidas contra contactos indiretos m=1 UL = 50V, condutores de cobreAndré Sá 42
  • Coeficientes de correção a considerar relativos às tabelas anteriores Exemplo: Considere UL = 25 V; In = 160 A Coeficientes de correcção (disjuntor, c/ Imag = 10.In); Tensões 25 V 0.75 Sfase = 50 mm2; SPEN = 25 mm2 limites convencionais ( UL) L’max = 99 m (tabela) 12 V 0.60 CC = 0,75 x 0,67 = 0,5025 Lmax = L’max x CC = 99 x 0,5025 = 49,8 mAndré Sá 43
  • TN - resumoAndré Sá 44
  • ELT IT RTIEBT – secção 413.1.5 L1 Regras gerais : L2 L3 O ponto neutro do transformador BT não está ligado diretamente a uma tomada de terra; As massas das utilizações são religadas pelo condutor PE a uma tomada de terra comum ou a tomadas de terra separadas; É recomendado pela norma não distribuir o neutro; O limitador de sobretensões deve ser usado; PE Todas as massas devem estar R PAB interligadas.André Sá 45
  • Contra contactos indiretos em esquema IT Impedância de fuga : R R R C C C C R ZF terra para 1 km de rede trifásica : 1 - C = 0,9 µF, ZF ≈ X C = ≈ 3.540 Ω - R = 3,3 MΩ. CωAndré Sá 46
  • Regime de neutro IT – neutro impedanteAndré Sá 47
  • Contra contactos indiretos em esquema IT Exemplo de neutro impedanteAndré Sá 48
  • Contra contactos indiretos em esquema IT Exemplo de Neutro IsoladoAndré Sá 49
  • Contra contactos indiretos em esquema IT Estudo de um defeito à terra: o defeito simples. L1 L2 L3 PE If RPAB 5Ω UcAndré Sá 50
  • Contra contactos indiretos em esquema ITAndré Sá 51
  • 1.º defeito IT (neutro isolado) - exemplo RbAndré Sá 52
  • 1.º defeito IT (neutro impedante) - exemplo I d = I d1 + I d 2 U0 U0 Id ≅ + Z ct X C 230 230 Id ≅ + 1.500 3.500 U c = Rna × I d = 5 × 0,22 = 1,1 V I d ≅ 0,22 AAndré Sá 53
  • 1.º defeito IT – secção 413.1.5.3André Sá 54
  • 1.º defeito IT – secção 413.1.5.3André Sá 55
  • 1.º defeito IT – secção 413.1.5.3André Sá 56
  • O CPI (controlador permanente de isolamento) 413.1.5.4 e 531.3 Objetivo: sinalização do primeiro defeito tipos de CPI : 1 CPI de injecção de corrente contínua 2 - permite ter em consideração unicamente 3 PE a parte de resistência de isolamento da If rede. - só funciona em redes AC Z CPI de injecção de corrente alternada -permite ter em consideração a resistência de isolamento e a capacidade da rede CPI - funciona sobre as redes AC e DC RB RA nota importante : A ligação do CPI efetua-se ao o funcionamento simultâneo de 2 CPI sobre nível do neutro, ou de uma fase se o a mesma rede não é permitido. neutro não for acessível.André Sá 57
  • CPIAndré Sá 58
  • CPIAndré Sá 59
  • CPIAndré Sá 60
  • Sobretensões em esquema ITAndré Sá 61
  • Sobretensões em esquema IT V2′ = V3′ = 3 ⋅V2André Sá 62
  • Sobretensões em esquema ITAndré Sá 63
  • Sobretensões em esquema ITAndré Sá 64
  • Sobretensões em esquema IT Quando a massa do transformador e a rede de BT se ligam à mesma tomada de terra, há o risco de perfuração dos materiais de BT se a tensão Rp x IhMT ultrapassar a rigidez dielétrica dos equipamentos, sendo Rp a resistência da tomada de proteção e IhMT a corrente homopolar de MT. RpAndré Sá 65
  • Sobretensões em esquema ITAndré Sá 66
  • Limitador de sobretensões Escolha dos limitadores de sobretensão em função : da tensão nominal da instalação; nível de isolamento da instalação; do modo de ligação do limitador; da corrente de curto-circuito presumida na origem da instalação. Importante : em caso de funcionamento, o limitador de sobretensão - transforma um esquema ITR em TN - transforma um esquema ITN ou ITS em TTAndré Sá 67
  • Limitador de sobretensõesAndré Sá 68
  • Colocação em serviço esquema IT Limitador de sobretensão : MT/BT MT/BT Neutro não 1000 V neutro 215 V 440 V 660 V 1000 V 220 V 250 V 440 V 660 V accessível accessível modelo modelo de cardew de cardew Quadro de escolha da secção mínima do cabo de ligação do cardew c Sn 15 40 50 63 125 200 315 400 630 1000 1600 kVA / 400 V 25 80 160 250 500 800 1250 2000 100 secção Cu 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 mm2 Nota : estas secções são as mínimas obrigatórias em esquema ITRAndré Sá 69
  • Procura de defeitos, sob tensão, em esquema IT procura automática detetores fixos (XD312 - XD301) procura manual Detetores móveis : (caixa XRM associada a pinças P15 / P50 / P100) XM200 - CPIAndré Sá 70
  • Procura de defeitos, sob tensão, em esquema IT XML308 Controladores - localizadoresAndré Sá 71
  • 2.º defeito IT – secção 413.1.5.5 • No caso de ocorrer um segundo defeito, devem ser tomadas as medidas adequadas por forma a evitar riscos de efeitos fisiopatológicos perigosos para que as pessoas possam ficar em contacto com partes condutoras simultaneamente acessíveis. • Quando ocorrer um segundo defeito sem que o primeiro esteja resolvido, a alimentação deve, consoante o modo de ligação das massas à terra, ser interrompida nas seguintes condições: a) Quando as massas estiverem ligadas à terra (sem ligação Rb a Ra, ou seja ITN ou ITS), individualmente ou por grupos o esquema IT transforma-se em TT – aplicação das regras indicadas em 413.1.4 (com exceção do 2º parágrafo de 413.1.4.1 que não é aplicável); b) Quando as massas estiverem interligadas, o esquema IT transforma-se em TN, sendo aplicáveis as regras de, 413.1.5.6 e 413.1.5.7André Sá 72
  • 2.º defeito IT – secção 413.1.5.5 Condições de proteção Zs, é a impedância da malha de defeito, constituída pelo condutor de fase (Zs) ou pelo condutor de neutro (Z’s) e pelo condutor de proteção do circuito, em Ohm; Ia, é a corrente que garante o funcionamento do dispositivo de proteção no tempo «t» indicado no Quadro 41B ou no máximo de 5 s quando este tempo for UL ≤ 50 V admissível (413.1.3.5), em Ampere; U0, é a tensão entre fase e neutro (valor eficaz em corrente alternada), em Volt; U, é a tensão entre fases (valor eficaz em corrente alternada), em Volt.André Sá 73
  • 2.º defeito IT – secção 413.1.5.5 Condições de proteção UL ≤ 25 VAndré Sá 74
  • 2.º defeito IT – secção 413.1.5.5André Sá 75
  • 2.º defeito IT – secção 413.1.5.5André Sá 76
  • 2.º defeito IT – secção 413.1.5.5André Sá 77
  • 2.º defeito IT – secção 413.1.5.5André Sá 78
  • Coeficientes de correção a considerar relativos às tabelas anteriores Coeficientes de correcção Tensões 25 V 0.75 limites convencionais ( UL) 12 V 0.60André Sá 79
  • 2.º defeito IT – secção 413.1.5.5 Un 400 Exemplo F − F : I d = = = 20 A ⇒ U d 1 = R A ⋅ I d = 10 × 20 = 200 V ∧ U d 2 = RB ⋅ I d = 10 × 20 = 200 V RA + R B 10 + 10André Sá 80
  • O poder de corte em esquema IT Ics 1 polo a Un = Ics 3 polos a Un.√3 A norma CEI 947-2 prevê uma sequência de ensaios para os disjuntores em redes IT. Os disjuntores que não cumpram estes IT requisitos devem ser marcados:André Sá 81
  • A proteção do neutro em esquema ITAndré Sá 82
  • IT - resumoAndré Sá 83
  • Os esquemas de ligação à terra (recapitulativo) Id < 0,3 A Disjuntor ou Disjuntor ou Disjuntor ou Fusível Fusível ou DDR Fusível ou DDR + sinalizaç.André Sá 84
  • ELT em diferentes paísesAndré Sá 85
  • Os esquemas de ligação à terra (recapitulativo)André Sá 86
  • Os esquemas de ligação à terra (recapitulativo)André Sá 87
  • Os esquemas de ligação à terra (recapitulativo) No que respeita à segurança, todos os ELT são equivalentes, desde que as regras não sejam descuradas. No entanto, existem, outros condicionantes na escolha do ELT: • Nos blocos operatórios dos hospitais, onde é impensável um corte ao primeiro defeito. Neste caso o único ELT possível é o IT. • Os centros de informática, em que as correntes de fuga são elevadas, o esquema recomendado é o TN. • Instalações cujo comprimento das canalizações é desconhecido e locais com risco de explosão, o esquema TT será o mais adequado.André Sá 88