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SUMÁRIO
- Introdução
- Partes componentes
- 2.1.. Isolador
- 2.2.. Gancho para abertura em carga
- 2.3.. Articulação
- 2.4.. Cartucho ou porta-fusível
- 2.5.. Terminal superior
- Características elétricas
- Elos fusíveis
- 4.1.. Características mecânicas
- 4.2.. Características elétricas
- 4.3.. Tabelas de elos fusíveis
- Aspectos de segurança das chaves fusíveis
- 5.1.. Da manobra
- carga 5.2.. Dos critérios de segurança adotados por concessionária para manobras de chaves fusíveis em
- 5.3.. Da aplicação
- 5.4.. Da manutenção
- Manobra de chaves fusíveis
- 6.1.. Tarefas preliminares
- 6.2.. Abertura de chave fusível sem dispositivo para abertura em carga..........................................
- 6.3.. Abertura de chave fusível com dispositivo para abertura em carga
- 6.4.. Fechar fusível de distribuição
- Bibliografia
1 Introdução
A chave fusível é um equipamento cuja função é proteger os circuitos primários
contra sobrecorrentes originadas por sobrecargas, curto-circuitos, dentre outros. É
utilizada nas redes aéreas de distribuição urbana e rural, bem como em pequenas
subestações sejam elas do consumidor ou de concessionária de energia elétrica. Como o
próprio nome indica, um elemento fusível integra o equipamento e é o principal
responsável pelas características básicas do seu princípio de funcionamento.
Também denominada de corta-circuito, a chave fusível tal como todo dispositivo de
proteção, poderá ser solicitado a operar em condições de defeito, neste caso é essencial
que o equipamento opere rapidamente e que sua capacidade de interrupção de corrente
de defeito seja compatível com o sistema onde está instalado.
São fabricadas para diversos níveis de tensões e correntes nos mais variados
modelos, como por exemplo as apresentadas nas figuras 1.1 e 1.2.
2 Partes componentes
A chave fusível se compõe das seguintes partes:
• isolador;
• gancho para abertura em carga;
• articulação;
• cartucho ou porta-fusível;
• terminal superior.
A seguir são apresentadas as características mecânicas destas partes.
1. Isolador
Normalmente os isoladores das chaves fusíveis são de porcelana vitrificada.
Dependendo das suas características a chave pode ter seu isolamento caracterizado
Isolamento do tipo pedestal
Constituído por dois isoladores apoiados sobre uma base metálica de
fixação do corpo da chave a estrutura da rede de distribuição ou subestação -
figura 2.2 e 2.3.
De acordo com Mamede Filho (1994), há algumas aplicações
específicas em redes de distribuição e em subestações de força em 69 kV, para
estes tipos de chaves fusíveis, como por exemplo a montagem em tandem com
secionador unipolar, em que são utilizados três colunas de isoladores do tipo
pedestal, conforme mostrado na Fig. 2.4 e 2.5. Nestes casos, sua freqüente
utilização ocorre em subestações para garantir a manutenção de disjuntores e
religadores automáticos, sem que haja a interrupção no fornecimento de
energia elétrica e perda da proteção do sistema.
2. Gancho para abertura em carga
Considerando que as chaves fusíveis não possuem mecanismos de extinção
do arco elétrico para operação por intervenção humana, estas não devem ser
operadas em carga. Por outro lado, utilizando-se a ferramenta loadbuster , pode-se
operar a chave fusível com o circuito em plena carga, desde que sejam respeitados
os limites da ferramenta mencionada. A operação de chaves fusíveis sem o uso
emprego da ferramenta loadbuster só é tolerável quando a mesma está apenas
submetida à tensão, o que é feito normalmente pelas concessionárias.
O loadbuster é uma ferramenta concebida para ser acoplada aos terminais
de chaves cuja concepção de operação não é para abertura em carga. Tomando-se
como base a abertura de uma chave fusível e as figuras 2.6 e 2.7, descreveremos a
seguir o seu princípio de funcionamento.
• Ao acoplar o loadbuster a chave fusível conforme a figura 2.6, a corrente
elétrica divide-se entre a ferramenta e a própria chave.
• Ao realizar o primeiro movimento da alavanca da ferramenta loadbuster com a
vara de manobra, abre-se a chave fusível, sem, no entanto, desconectar os
contatos internos do loadbuster, permitindo que toda a corrente da fase
correspondente circule apenas por ele conforme a figura 2.7.
• Num segundo movimento da vara de manobra, os contatos internos do
loadbuster são abertos no interior da câmara de extinção de arco elétrico,
normalmente cheia de Hexafluoreto de Carbono (CF 6) ou outro meio extintor,
completando assim, a operação da chave fusível, com o circuito em carga.
3. Articulação
As chaves fusíveis são dotadas de um sistema de articulações que exerce
uma função fundamental na operação da chave fusível. Ao se engatar o cartucho ou
porta-fusível na articulação, o elo fusível que está fixado à extremidade superior do
cartucho permite que o sistema de mola existente na articulação pressione o mesmo
para cima. Quando se fecha a chave, a parte superior do cartucho penetra na
extremidade superior da chave fusível com determinada pressão provocando o seu
engate. O detalhe Nº 1 da figura 2.1 corresponde à articulação em estudo.
Ao ser submetida a presença de uma sobrecorrente o elo fusível aquece e
rompe protegendo o sistema elétrico. Uma vez rompido o elo, o sistema de mola da
articulação relaxa a pressão exercida para cima fazendo com que seja perdida a
pressão de conexão entre a parte superior do cartucho e chave fusível. A perda da
pressão superior associada a pressão exercida pelos gases liberados no interior do
cartucho durante o rompimento do elo, provoca a sua abertura e o seu deslocamento
descendente.
As principais partes da articulação são as enumeradas a seguir.
a) Limitador de recuo
Tem a função de manter o cartucho unido diretamente ao corpo da
chave, transmitindo os esforços de recuo às braçadeiras onde serão absorvidos.
b) Limitador de abertura de 180º
É destinado a não permitir que o cartucho atinja a estrutura adjacente
inferior durante a sua abertura.
c) Batentes dos contatos
Têm a função de proteger os contatos contra danos por impactos e
contra deformações permanentes.
5. Terminal superior
É constituído de:
a) Tranca do contato
Tem as seguintes funções:
• impedir a abertura acidental da chave;
• permitir a abertura controlada da chave;
• evitar a queima dos contatos principais durante uma interrupção normal;
• reduzir a queima dos contatos principais quando a chave é fechada em
condições de curto-circuito;
b) Guarda do contato
Sua função é guiar o cartucho durante o fechamento da chave, bem como
proteger os contatos principais contra avarias durante o manuseio e operação da
mesma.
c) Contatos principais
Geralmente são de liga de cobre com elevada resistência aos efeitos
térmicos da corrente de curto-circuito. Seu desenho é concebido para permitir
sua autolimpeza durante as operações de abertura e fechamento da chave
garantindo a manutenção da baixa resistência de contato e, conseqüentemente a
ausência de pontos quentes na rede associados a quedas de tensão e desgaste
precoce da chave fusível.
Obs: como a tecnologia empregada na fabricação das chaves fusíveis varia
de fabricante para fabricante, algumas delas não possuem todo os componentes
anteriormente citados, entretanto em todos os casos são respeitadas as
especificações previstas em norma.
3 Características elétricas
As chaves fusíveis são caracterizadas por:
a) sua tensão nominal;
b) intensidade de corrente nominal;
c) capacidade de ruptura em quiloampères.
A tabela 3.1 apresenta as principais características da chave fusível de
distribuição. Os dados desta tabela foram extraídos da NBR8124 (Chave fusível de
distribuição) que fornece todos os elementos necessários à respeito destes equipamentos.
Observe que as chaves fusível são classificadas de acordo com sua base que pode ser do
tipo A, B ou C. As bases do tipo A e B corresponde as das figuras 1.1 e 1.2 ao passo que
a do tipo C corresponde a figura 2.1 e 2.3.
Tabela 3.1 – Características técnicas das chaves fusíveis – NBR 8124
BASE PORTA-FUSÍVEL TENSÃO SUPORTÁVEL (nominal em kV) Ti po
Tens ão máxima do equipamento em (kV)
Co rrente nominal em (A)
Corrent e nominal em (A)
Capacida de de interrupção
Impulso atmosférico (valor de crista)
Freqüênc ia industrial a seco e sob chuva (1 min.) Assim. em (A)
Simet. em (A)
A 15 10
B 15 10
C 15 20
A 25,8 10
B 25,8 10
C 38 10
(1) – A terra é entre pólos (2) – Entre contatos abertos
4 Elos fusíveis
O fusível é um dispositivo de proteção que tem a
função de interromper a corrente de um circuito
quando a mesma excede determinados valores. O
intervalo de tempo para sua abertura é inversamente
proporcional à intensidade da referida corrente.
O elo fusível é composto de um elemento fusível
central e dois fios de aquecimento em série. O
elemento fusível tem a finalidade de romper-se com
uma pequena sobrecorrente, desde que sua
permanência seja prolongada.– figura 4.1.
Não é permitido o emprego de materiais ferrosos
nas partes condutoras de corrente do elo fusível, bem
como cromar, cadmiar ou niquelar. Os materiais
Rabicho
É composto por um conjunto de condutores estanhados de pequeno diâmetro
que lhe confere alta flexibilidade para não interferir no funcionamento da chave
fusível. O diâmetro do rabicho é função da corrente nominal do elo fusível:
• para fusíveis de 1 a 50 A – 4 mm;
• para fusíveis de 65 a 100 A – 6,5 mm;
• para fusíveis de 140 a 200 A – 9,5 mm.
Os elos fusíveis são construídos de forma a permitir um perfeito intercâmbio
entre os diversos cartuchos e devem ser capazes de suportar um esforço mínimo de
10 daN durante 2 segundos quando ensaiados à temperatura ambiente, sem prejuízo
das suas propriedades mecânicas e elétricas de quaisquer partes. Pode ser
empregado um fio de reforço em paralelo ao elemento fusível para aliviar os
esforços mecânicos decorrentes de sua utilização.
6. Características elétricas
Os elos fusíveis se caracterizam pela relação corrente x tempo de atuação
que permitem sua classificação em três tipos, a saber: tipo H, tipo K e tipo T.
1.3.. Elo fusível tipo H
São considerados elos fusíveis de alto surto, isto é, possuem a
característica de ter uma ação lenta para altas correntes. São empregados na
proteção dos circuitos primários em intensidades de correntes nominais de até 5
ampères.
1.4.. Elo fusível tipo K
Diferentemente do tipo H, os elos do tipo K, compostos de um elemento
fusível central e dois fios de aquecimento em série, são rápidos, tendo relação de
rapidez variando entre 6 segundos para elo fusível de 6 ampères e 8,1 para elo
fusível de 200 ampères.
1.5.. Elo fusível tipo T
São fusíveis de atuação lenta e empregados principalmente na proteção
de circuitos primários de redes aéreas de distribuição. Estes elos fusíveis são
pouco empregados no Brasil.
corresponde a interrupção dos 2/3 restantes. Assim, podemos notar que o arco
elétrico, bem como seus efeitos serão maiores durante a abertura da segunda chave.
Em função da disposição física das chaves e ferragens na estrutura, a
abertura das chaves fusível deve ocorrer na seqüência correta, caso contrário, corre-
se o risco do arco elétrico formado na abertura ou fechamento desviar-se para a
estrutura provocando um curto-circuito, principalmente se o local onde estão
instaladas for sujeito a ventos fortes e/ou estiver sob chuva. Por questões de
segurança do pessoal e do sistema elétrico, transcrevemos a seguir a seqüência
correta de abertura e fechamento das chaves fusíveis.
4.5.1.. Seqüência correta de abertura
• Abrir primeiro a chave fusível da extremidade mais próxima da chave do
meio, isto é, a chave A.
• Abrir a chave fusível da outra extremidade, isto é, a chave C.
• Finalmente abrir a chave fusível do meio, isto é, a chave B.
4.6. Seqüência correta de fechamento
• Fechar a chave fusível do meio, sito é, a chave B.
• Fechar a chave fusível da extremidade mais distante da chave do meio, isto
é, a chave C.
• Finalmente fechar a chave fusível da outra extremidade, isto é, a chave A.
4.7. Resumo
ESTRUTURA NORMAL ESTRUTURA LATERAL
Operação Seqüência de Operação Operação Seqüência de operação 1ª 2ª 3ª 1ª 2ª 3ª Abertura A C B Abertura A C B
Fechamento B C A Fechamento B C A
8. Dos critérios de segurança adotados por concessionárias para manobras de
chaves fusíveis em carga.
Conforme explicitado anteriormente as chaves fusíveis não possuem
mecanismos de extinção do arco elétrico para operação por intervenção humana,
portanto não é recomendável que as mesmas sejam operadas em carga sem o uso de
dispositivos para extinção do arco elétrico. Entretanto algumas concessionárias após
alguns ensaios experimentais e com base em literatura técnica adotam limites para
operação destas chaves sem dispositivo de extinção de arco. A seguir transcrevemos
em linhas gerais o conteúdo destas normas para efeitos de referência:
• A CPFL em sua “Orientação Técnica de Distribuição – OTD” de 14/11/2000,
com o título de Operação Chaves Fusíveis” adota os seguintes limites:
• para chaves de 50 A de 15 kV é permitido sua abertura e fechamento sem
dispositivo de extinção de arco elétrico desde que a intensidade da corrente
na rede primária seja no máximo 5 A.
• para chaves de 100 A de 15 kV é permitido sua abertura e fechamento sem
dispositivo de extinção de arco elétrico desde que a potência do
transformador ou ramal seja igual ou inferior a 45 kVA.
• A CESP em seu “Manual de Procedimentos Operaicionaia” de 1994, com o
título de Manobra de Chaves e Equipamentos” adota os seguintes limites:
• Chave fusível de circuito ou posto de transformação com potência
instalada inferior a 75 kVA, em sistema de 13,8 kV, e inferior a 120 kVA,
em sistema de 34,5 kV, podem ser abertas sem o dispositivo para abertura
em carga;
• Chave fusível de circuito ou posto de transformação com potência
instalada igual ou superior a 75 kVA, em sistema de 13,8 kV e igual ou
superior a 120 kVA, em sistema de 34,5 kV, devem ser abertas somente
com o dispositivo para abertura em carga;
• Na indisponibilidade do dispositivo para abertura em carga e/ou na dúvida
com relação à carga instalada, a chave fusível deve ser aberta somente com
o circuito desenergizado;
• A manobra de fechamento de chave fusível, exceto a de banco de
capacitores, pode ser feita normalmente sem limitação de carga;
• Se eventualmente não ocorrer o fechamento adequado, a chave deve ser
imediatamente retornada à posição aberta;
• A CELPE estabeleceu a seguinte condição para operação de chaves fusíveis.
• No caso de transformadores com potência de até 150 kVA, a abertura das
chaves fusíveis poderá ser executada em carga sem a utilização de
dispositivo para extinção do arco elétrico.
• A abertura de chaves fusíveis em carga, sem a utilização de dispositivo
para extinção do arco elétrico quando a potência instalada exceder
150kVA, necessita de cuidados especiais, principalmente se tratar de
ramais de circuitos primários. Tal decisão depende de uma avaliação das
condições de carga no momento da operação.
• O fechamento de chaves fusíveis em carga poderá ser efetuado, devendo
ser observado os aspectos de segurança e ser executado com precisão e
firmeza.
• Quando se tratar de chaves fusíveis de consumidores primários, deve ser
precedido da abertura dos disjuntores das instalações em carga. O
fechamento dos disjuntores deverá ser executado somente após o
fechamento das chaves fusíveis.
9. Abertura de chave fusível em banco de capacitores
a) Chave fusível de banco de capacitores fixo deve ser aberta somente com o
dispositivo para abertura em carga;
6 Manobra de chaves fusíveis
4.8. Tarefas preliminares
Algumas atividades são permanentes e obrigatórias antes e após a execução
propriamente dita de serviços em redes elétricas. Assim, antes de descrevermos as
atividades envolvidas nas manobras das chaves fusíveis, listaremos àquelas
envolvidas antes e depois da sua execução para que não haja uma repetição exaustiva
da mesma em cada descrição de manobra do referido equipamento.
Fase I - Tarefas Preliminares PASSOS RISCOS AÇÃO PROGRAMA
- Estacionar o veículo • Abalroamento 1.. Posicionar o veículo de modo que fiquem que a via fiqu 2.. Usar freio de estacionamento e engrenar o veículo.
- Sinalizar e isolar a área de trabalho, conforme MTD. 00.03. CELPE. - Atropelamento 3.. Estar atento ao trânsito de veículos. 4.. Caminhar em sentido contrário ao fluxo de veículos.
- Posicionar a escada singela ou extensível no ponto de trabalho, observando as medidas de segurança. - Queda da escada ou do extensível. - Lesão nas mãos e pés. - Entorse muscular.
5.. Usar luvas de raspa/vaqueta. 6.. Posicionar a escada no local de trabalho (as bases do devendo ser utilizados pedras e/ou pedaços de madeira 7.. Com os pés afastados da área de descida do extensivo confirmar o seu travamento.
- Posicionar-se para o trabalho. - Queda do eletricista ou da escada durante a amarração. - Lesão nas mãos e pés. - Entorse muscular.
8.. Usar calçado de segurança livre de graxa, óleo ou mater 9.. Usar luvas de raspa/vaqueta, bem como óculos de segur 10.. Subir com cautela, degrau a degrau, com as mãos livres 11.. Passar o talabarte na estrutura e prendê-lo ao cinturão d 12.. Amarrar na estrutura o topo da escada de elevação.
Fase III – Desfazer tarefas preliminares PASSOS RISCOS AÇÃO PROGRAMAD
- Desfazer o posicionamento de trabalho. - Queda do eletricista ou da escada durante a amarração. - Lesão nas mãos e pés. - (^) Entorse muscular.
1.. Usar luvas de raspa/vaqueta.
2.. Desamarrar na estrutura o topo da escada de elevação.
3.. Retirar o talabarte da estrutura e prendê-lo ao cinturão de se
4.. Descer com cautela, degrau a degrau, com as mãos livres pa
- Retirar a escada singela ou extensível no ponto de trabalho, observando as medidas de segurança. - Queda da escada ou do extensível. - Lesão nas mãos e pés. - Entorse muscular.
5.. Usar luvas de raspa/vaqueta.
6.. Com os pés afastados da área de descida do extensivo, usar extensível.
7.. Retirar a escada no local de trabalho.
8.. Colocar a escada no veículo.
- Retirar a sinalização e o isolamento da área de trabalho, conforme MTD. 00.03. CELPE. - Atropelamento 9.. Estar atento ao trânsito de veículos.
10.. Caminhar em sentido contrário ao fluxo de veículos.
- Retirar o veículo • Abalroamento 11.. Desengrenar o veículo e retirar o freio de estacionamento.
12.. Retirar o veículo do local de acordo com as normas de trâns
13. Tarefa 1 – abrir chave fusível de distribuição sem dispositivo para
abertura em carga
Fase II – execução PASSOS RISCOS AÇÃO PRO
- Executar as tarefas preliminares CONSULT
- Inspecionar visualmente 2.1... Verificar as condições da estrut
- Abrir a chave 2.2... Queda do porta fusível 2.2....1...
- 1.. Lesões físicas 1...1... Posicionar-se adequadamente p
- 2.. Choque elétrico 1...2... Utilizar luvas isolantes de borra
1...3... Manusear firmemente a vara de 1...4... Encaixar a presilha de seguranç próxima da chave do meio. NOTA: Para estrutura lateral, in 1...5... Encaixar o cabeçote no olhal do 1...6... Acionar a vara de manobra para de repouso. 1...7... (^) Desacoplar a presilha de segura 1...8... Repetir as operações para a out 1...9... Repetir as operações para a cha
- Desfazer as tarefas preliminares CONSULT
14. Tarefa 2 – abrir chave fusível de distribuição com dispositivo para
abertura em carga
PASSOS RISCOS AÇÃO PROGRAM
- Executar as tarefas preliminares CONSULTAR FA
- Inspecionar visualmente 2.1.. Verificar as condições da estrutura e a fixação d
- Acoplar dispositivo 3.1.. Lesões físicas 3.1...1... Manusear adequad
3.1...2... Testar seu perfe
- 4.1.. Queda do dispositivo 4.1...1... Acoplar o dispositivo na junção do sup fixação observando o perfeito encaixe das peç
- Abrir a chave 5.1.. Lesões físicas 5.1...1... Posicionar-se adequadamente
- 1.. Choque elétrico 2.2.. Utilizar luvas isolantes de borracha.
2.3.. Manusear firmemente a vara de manobra sem 2.4.. Acoplar a âncora do dispositivo no gancho d assegurando o seu perfeito acoplamento. NOTA: Para estrutura lateral, iniciar pela cha 2.5.. Introduzir o trinco do dispositivo no olhal do 2.6.. Acionar o conjunto para baixo completand acompanhado do ruído característico e travam
- Retirar o dispositivo da chave 6.1.. Arco elétrico 4.2.. Evitar o contato direto do dispositivo com a e
4.3.. Retirar a âncora do gancho da chave e evita superior da mesma.
- 2.7.. (^) Queda do porta fusível 3.1...3... (^) Baixar o conjunto para que o porta
3.1...4... Girar o conjunto de forma a afastá-lo olhal do porta fusível.
Bibliografia
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