A crescente adoção de sistemas em CC (corrente contínua) em diversos setores, como o automotivo e a geração de energia renovável, está impulsionando uma transformação nas redes elétricas. Essa complexidade crescente exige ferramentas de projeto e análise cada vez mais sofisticadas.
O Ampère Professional, da Electro Graphics, destaca-se como uma solução para o cálculo de redes elétricas CC, atendendo às demandas de um mercado em constante evolução.
Alinhado com a norma IEC 61660-1, o software oferece precisão e confiabilidade na determinação de correntes de falta, um aspecto crucial para garantir a segurança e o desempenho de sistemas elétricos.
Segundo a empresa, com o Ampère Professional os engenheiros e projetistas podem:
- Analisar redes CC de forma abrangente: desde pequenas instalações até grandes sistemas de distribuição;
- Garantir o cumprimento das normas: assegurando a conformidade dos projetos com os requisitos técnicos;
- Otimizar o dimensionamento de equipamentos: reduzindo custos e aumentando a eficiência;
- Aumentar a confiabilidade dos sistemas: identificando e mitigando potenciais riscos.
Cálculo de faltas em corrente contínua de acordo com a IEC 61660-1
A Electro Graphics afirma que o Ampère Professional adiciona mais funcionalidade ao cálculo de faltas, aperfeiçoando o estudo do transitório das correntes nos circuitos definidos em corrente contínua.
Numerosas pesquisas tentam esclarecer e preencher as lacunas presentes sobre o assunto, na pendência de um novo referencial normativo referente à corrente contínua, como a norma CEI EN 60909-0 que é para sistemas de corrente alternada.
Tais estudos indicam que os erros médios cometidos pela norma IEC 61660-1 para o cálculo da corrente de pico máxima estão em torno de 10% (tanto para mais quanto para menos), devido ao aumento das distâncias entre as fontes e os pontos de falta, para os coeficientes de correção (que empurram os erros para o menos), e não levando em consideração as reatâncias subtransitórias dos geradores, principalmente se forem de pequeno porte.
Além disso, transitórios em direção ao estado permanente são geralmente mais rápidos do que na realidade, pois o modelo não leva em consideração o efeito das capacidades.
Electro Graphics apresenta série 2025 de softwares para projetos elétricos e fotovoltaicos
Modelo de cálculo
O software não utiliza os coeficientes corretivos, sujeito a possíveis desenvolvimentos futuros, fornecendo atualmente valores mais conservadores. O modelo de cálculo do Ampère Professional também utiliza as reatâncias subtransitórias dos geradores, melhorando as estimativas da norma em linha com os estudos fornecidos por alguns artigos.
Conforme a Electro Graphics, o software foi testado com exemplos de cálculos de terceiros, verificando a confiabilidade dos resultados dentro dos limites dos erros indicados acima.
“Para ativar o novo modelo de cálculo de corrente contínua, na janela Propriedades, guia Setup de cálculo, ative a caixa de seleção Calcular correntes transitórias de faltas em corrente contínua (IEC 61660-1)”, orientaram.
A norma estabelece um método de cálculo geralmente válido para correntes de curto-circuito. O método proposto prevê o cálculo da corrente de curto-circuito que atravessa o ponto de falta como a soma das correntes geradas por diferentes fontes.
Os elementos estudados na norma que contribuem para a determinação desta corrente são:
- Retificadores trifásicos em ponte;
- Baterias de chumbo-ácido;
- Capacitores de amortecimento;
- Motores d.c. com excitação independente.
A tendência ao longo do tempo da corrente gerada pelas diferentes fontes é corretamente obtida usando as fórmulas (1), (2) e (3):
Onde:
- ip é a corrente de curto-circuito de pico;
- ik é a corrente de curto-circuito quase estacionária (1 seg.);
- tp é o tempo de pico;
- τ1 é a constante de tempo de elevação;
- τ2 é a constante de tempo de descida.
“Se não for definida uma corrente máxima, ip = ik e tp são considerados iguais a TK, que é o tempo de interrupção da falta. A corrente total de curto-circuito é então obtida superpondo os efeitos, somando assim todas as contribuições para a falta decorrentes das fontes envolvidas no cálculo”, relatou a empresa.
Onde:
- j é a referência à fonte em questão;
- m é o número de fontes que fornecem a falta;
- i(t) é a corrente total de curto-circuito;
- Tk é o tempo de interrupção da falta.
A figura abaixo representa a tendência da corrente dada pelas fórmulas (1) e (2), com as quais se aproxima a contribuição para a falta de cada fonte.
Curva aproximada – Standard approximation function
O estudo do transitório como sobreposição dos efeitos depende das constantes de tempo e dos valores máximos impostos de cada fonte, obtendo uma tendência que pode ser ondulatória com vários valores máximos antes de tender ao valor final do estado estacionário.
A norma propõe um método para obter uma curva que se aproxime do transitório como um todo, descrita sempre através das fórmulas (1) e (2), úteis para o cálculo de tensões eletrodinâmicas e tensões térmicas, de acordo com IEC 61660-2.
“O software exibe a curva (na cor verde) e permite que você imprima os valores ip (corrente de curto-circuito de pico), ik (corrente de curto-circuito quase estacionária em 1 seg.), tp (tempo de pico), τ1 (constante de tempo de subida) e τ2 (constante tempo de descida) seguindo as regras estabelecidas no parágrafo 3.3 da norma”, explicaram.
Esses parâmetros são derivados graficamente a partir da curva interpolada criada pela soma de todas as contribuições das fontes para a falta (linha azul nos gráficos do Ampère).
Os quatro exemplos propostos na figura descrevem os transitórios típicos, onde a tendência real do transitório é representada pela linha contínua. A linha tracejada representa a função aproximada.
“É interessante notar que nas duas figuras à direita o cálculo de τ1 é condicionado pelo tempo de subida do primeiro pico. De fato, se o primeiro pico for maior que 50% da corrente de pico, ela comanda a parte de subida da função (ver figura 22 da norma)”, relatou a empresa.
Coordenação com a norma EN 60909-0
O método de cálculo em corrente contínua utilizado pelo software atua sobre os usuários de corrente contínua modificando os valores de corrente de falta monofásica associados ao regime subtransitório. Portanto, os resultados obtidos da análise do pico máximo são salvos na variável Ikm.
“Lembre-se que Ikm é a corrente de comparação com a capacidade de interrupção das proteções e, dada a sua própria natureza, tem a componente máxima a montante ou a jusante da falta”, afirmaram.
Além disso, de acordo com a EN 60909-0, a Curva de limitação da proteção não é aplicada a ele, mesmo se a IEC 61660-1 no parágrafo 2.1 pede para levar isso em consideração para o cálculo das correntes máximas. As correntes de falta quase estacionárias, calculados em um segundo, são em vez disso salvas na variável Ik1 (fn) max, que representa a falta permanente.
Os resultados da análise determinam os valores das variáveis de corrente de pico Ip1 (fn), calculado como a contribuição total da corrente (soma os componentes a montante-jusante e a jusante-montante). Como o que acontece com a EN 60909-0, as Curvas de limitação das proteções são aplicadas a elas.
O painel de funções avançadas Análise de faltas propõe os valores de corrente calculadas e através do comando Gerenciamento de Impressão do painel é possível obter impressões como o da figura.
Análises de faltas
O painel de Análise de faltas permite analisar as faltas em corrente alternada e corrente contínua. Para os usuários em corrente alternada, o Ampère propõe a análise de transitório de falta com a verificação da capacidade de interrupção e fechamento no caso de ser atribuída uma proteção.
Segundo a Electro Graphics, caso o software não encontre nenhum problema, a janela exibe a tendência da falta máxima, expondo seus parâmetros característicos; também são exibidos os dados relativos à proteção atribuída.
Ademais, é possível estudar as diferentes dinâmicas de faltas de acordo com os condutores envolvidos clicando nas células apropriadas na rede. Quando uma incoerência é encontrada, o Ampère, com o auxílio de mensagens em vermelho, sinaliza a presença do erro, especificando também qual tipo de falta constitui um problema.
O painel de funções avançadas de Análise de faltas propõe os valores atuais e através do comando Gestão de impressão do painel é possível obter impressões como a da figura abaixo.
É importante destacar alguns pontos sobre os valores fornecidos, pois existem detalhes que podem causar confusão:
- O painel de Análise de Faltas mostra diferentes valores da corrente de pico;
- O valor do Ip max presumido é relativo ao valor máximo entre todas as faltas;
- Já o valor Ipk detectado graficamente, e destacado no gráfico de transitório de falta, é relativo ao tipo de falta selecionada;
- Mesmo para a mesma falta, os valores podem ser um pouco diferentes;
- O gráfico também mostra a parte assimétrica da corrente, na cor verde, que diminui de forma exponencial com o tempo (constante de tempo T), e essa diminuição é diferente para cada tipo de falta.
Em resumo, o painel de Análise de Faltas do software oferece recursos para uma avaliação completa de sistemas elétricos, permitindo a identificação de possíveis problemas e a análise detalhada das características das faltas, garantindo assim a segurança e a confiabilidade dos sistemas elétricos.
Todo o conteúdo do Canal Solar é resguardado pela lei de direitos autorais, e fica expressamente proibida a reprodução parcial ou total deste site em qualquer meio. Caso tenha interesse em colaborar ou reutilizar parte do nosso material, solicitamos que entre em contato através do e-mail: [email protected].