Introduction
Todos nós estamos familiarizados e nos deparamos pelo menos uma vez com o fenômeno da ocorrência de falhas no sistema elétrico. Uma falha no sistema elétrico em toda a cidade que aconteceu devido a uma quebra de tempestade ou uma falha interna do equipamento que perturbou o fornecimento de energia elétrica local – todos estes são essencialmente os casos de falhas nos sistemas elétricos.
Través deste artigo vamos tentar examinar este fenômeno com um pouco mais de detalhe.
O que é uma falha elétrica?
Uma falha no sistema elétrico pode ser definida como uma condição no sistema elétrico que causa a falha do equipamento elétrico no circuito, como por exemplo: Geradores, Transformadores, Barramentos, Cabos e todos os outros equipamentos do sistema que operam a um determinado nível de tensão.
Tipos de Falha Principal
Por natureza dos sistemas eléctricos, ao nível básico, as falhas eléctricas podem ser categorizadas como:
- Falhas do sistema eléctrico: Isto é causado quando há uma falha de isolamento causando uma condição de curto-circuito. Esta é de longe a causa mais comum de falha.
- Falhas de Circuito Aberto: Esta falha ocorre quando ocorre uma falha no caminho de condução da eletricidade
Além disso, pode haver também situações de falha combinadas (simultâneas) e falhas de enrolamento no nível do equipamento. Não vamos analisá-las em detalhe aqui.
As falhas de curto-circuito são as causas mais comuns de falhas em sistemas de distribuição elétrica, vamos estudá-las em detalhe:
Falhas de curto-circuito
Ocorre uma falha de curto-circuito quando há uma falha de isolamento entre condutores de fase ou entre condutor(es) de fase e terra ou ambos. Uma falha de isolamento resulta na formação de um caminho de curto-circuito que desencadeia condições de curto-circuito no circuito (ou seja, situações de corrente anormalmente elevada seguidas de efeitos visíveis como arcos, intermitência).
Figure 1.0 abaixo mostra uma condição de falha equilibrada de três fases para a terra:
Fig 1.0: Três estados de falha fase-a-terra equilibrados
Duas outras duas condições de falha desbalanceadas mais comuns observadas num sistema eléctrico trifásico equilibrado são:
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- Falha fase-a-fase: Neste, apenas duas das três fases ficam em curto-circuito, causando uma condição de falha desbalanceada no sistema. A Figura 2.0 abaixo mostra esta condição de falha.
Fig 2.0: Condição de falha desequilibrada fase-para-fase
- Falha monofásica fase-para-terra: Nesta, uma das três fases fica em curto-circuito com a terra, causando uma condição de falha desequilibrada no sistema. A Figura 3.0 abaixo mostra esta condição de falha.
Fig 3.0: Condição de falha desequilibrada de fase única para terra
Normalmente durante as operações, as situações de falha podem ser dinâmicas e mudar os tipos de falha rapidamente com base nas condições locais. (por exemplo, uma única falha fase-para-terra pode, por sua vez, mudar para duas falhas fase-para-terra)
Conclusão
A gravidade e magnitude de uma falha depende de uma variedade de fatores como a localização da falha no sistema elétrico, danos causados pela falha. Ao analisar a gravidade de uma dada falha, é uma prática comum referir-se a uma condição de falha padrão (falha trifásica) para determinado nível de tensão.
Uma falha trifásica é considerada como a falha mais grave que pode ocorrer no sistema e, portanto, suas classificações de curto-circuito são usadas ao determinar o sistema de manobra necessário. Além disso, uma única corrente nominal de falha fase-terra também é considerada nos cálculos de curto-circuito.