Foto: Torres de transmissão na entrada da Subestação Itatiba 500kV/138kV, entre as cidades de Itatiba e Valinhos-SP

Os sistemas de distribuição de energia elétrica estão constantemente sujeitos a eventos indesejados que causam perturbações em seu estado normal de operação. Esses eventos impactam diretamente o sistema de potência e alteram, significativamente, as grandezas elétricas (tensão, corrente, frequência e resistência) que estão presentes nestes sistemas, provocando alterações de parametrização do sistema elétrico e colocando em risco a segurança dos equipamentos eletrônicos, eletromecânicos e partes da rede de distribuição.

Os curtos-circuitos são os eventos indesejados mais comuns em sistemas de potência. Um curto-circuito consiste em um contato entre condutores sob potenciais diferentes. Este contato pode ser direto (entre os condutores ou através de impedância) ou indireto (através de arco voltaico).

Abaixo, apresentamos mais detalhes para cada tipo de curto-circuito e as frequências de ocorrências na rede elétrica através de um estudo estatístico.

• Curtos-circuitos trifásicos ou simétricos: 5%

• Menor Frequência;
• Fases igualmente solicitadas;
• Cálculo por fase, considerando apenas o circuito equivalente de sequência positiva.

• Curtos-circuitos dupla-fase (bifásico): 15%;

• Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
• Correntes desequilibradas;
• Cálculo utilizando componentes simétricas.

• Curtos-circuitos dupla-fase-terra (bifásico-terra): 10%;

• Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
• Cálculo utilizando componentes simétricas.

• Curtos-circuitos fase-terra: 70%;

• Maior ocorrência;
• Curto-circuito assimétrico, isto é desequilibrado;
• Cálculo utilizando componentes simétricas.

Outra ilustração interessante de observar os curtos-circuitos é com relação ao comportamento dos ângulos de defasagem dos circuitos trifásico, bifásico e monofásico e sua condição normal em função da tensão (V).

Podemos considerar, normalmente, que os curtos-circuitos ocorrem em:

• Barramentos das Subestações, quadros elétricos, geralmente devido à ação de elementos externos;

• Linhas aéreas, devido a sobre-tensões de descargas atmosféricas ou ação de elementos externos (aves, ramos de árvores, etc.), ruptura de condutores, isoladores e apoios;

• Cabos subterrâneos, transformadores e máquinas rotativas e aparelhagem de corte, devidos a falhas de isolamento (aquecimento, efeitos mecânicos, envelhecimento, campos elétricos elevados).

Os curtos-circuitos podem gerar consequências e provocar grandes danos na rede de distribuição, afetando os equipamentos eletrônicos, cabos, equipamentos eletromecânicos, geradores e podem até causar incêndios, ocasionando queda de tensão, dissipação de corrente nos cabos de distribuição elétrica, conhecido como “Efeito Joule”, sobretensões, sobrecargas e sobre frequências.

E como principais causas dos curtos-circuitos com maior frequência de ocorrência em sistemas de potência, destacamos os seguintes:

• Descargas atmosféricas;
• Falhas de isolação;
• Envelhecimento dos componentes elétricos;
• Ventos e tempestades;
• Queimadas;
• Queda de árvore sobre as linhas de transmissão aéreas;
• A presença de animais silvestres em quadros elétricos;
• Manobras incorretas.

Todos os sistemas elétricos são desenvolvidos para permitir a limitação dos curtos-circuitos à área mais restrita possível, utilizando-se de equipamentos de proteções apropriados que podem ser operados em condições extremas de curto-circuito sem sofrer degradação dos seus parâmetros e estruturas físicas, e da própria impedância dos elementos que compõem o mesmo, como transformadores, linhas de transmissão, entre outros, que tem o efeito de diminuir a corrente de curto circuito.

Entretanto, se o curto-circuito não for extinto de forma rápida, as alterações da corrente e tensão na rede podem afetar consideravelmente todos os equipamentos que estarão conectados.

Referências Bibliográficas:

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