O curto-circuito trifásico simétrico é o evento mais severo em um Sistema Elétrico de Potência (SEP) em relação à magnitude de corrente. Ele ocorre quando as três fases entram em contato elétrico simultaneamente e, apesar da gravidade, esse tipo de falha preserva a simetria entre as fases, mantendo magnitudes iguais e defasagem de 120°. Isso permite simplificar a análise de toda a rede trifásica utilizando apenas um circuito equivalente monofásico.
Fonte: https://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18795/material/05%29SistEletricosCap05-CurtoTrif.pdf
– Conceitos-Chave
- Corrente de Curto-Circuito Simétrica: Determinada pela tensão pré-falta e pela impedância equivalente de Thevenin vista do ponto da falta.
- Rede Equivalente de Thevenin: O sistema elétrico é reduzido a uma única fonte de tensão equivalente (Vth) em série com a impedância de Thevenin (Zth) no ponto do defeito.
- Modelagem em P.U. (Por Unidade): Normalização dos parâmetros de tensão, corrente, potência e impedância para facilitar os cálculos em redes com múltiplos níveis de tensão de transformação.
- Transitórios elétricos: A corrente de falta apresenta componentes subtransitória, transitória e permanente, influenciadas pelas reatâncias dos geradores e motores síncronos da rede (X”, X’, X).
– Aplicações Práticas
- Dimensionamento de Disjuntores: Determinação da capacidade máxima de interrupção (kA) necessária para abrir o circuito com segurança durante uma falha.
- Ajuste da Proteção: Parametrização de relés de sobrecorrente e distância para isolar a menor parte possível do sistema afetado no menor tempo.
- Segurança Operacional: Garantia de que os esforços elétricos e mecânicos nas barras e condutores não ultrapassem os limites suportados pelos materiais.
As causas de um curto-circuito trifásico simétrico dividem-se entre origens externas e internas. Do lado externo, eventos como descargas atmosféricas, queda de árvores sobre linhas de transmissão, contato com animais e acidentes com maquinários são os principais deflagradores. Já internamente, a principal causa é a degradação gradual da isolação elétrica dos equipamentos, acelerada pelo envelhecimento térmico, contaminação ambiental, como salinidade em regiões litorâneas, ou surtos de tensão decorrentes de manobras na rede.
No momento em que a falta ocorre, o disparo da corrente provoca um efeito colateral imediato em toda a rede: o afundamento de tensão. Enquanto a corrente atinge valores altíssimos no ponto do defeito, a tensão despenca para níveis próximos de zero. Esse rebaixamento se propaga pela vizinhança elétrica e pode afetar gravemente cargas sensíveis mesmo a quilômetros de distância, provocando o desligamento de inversores de frequência, motores industriais e centrais de processamento de dados.
Por fim, a transição energética trouxe novos desafios para a análise dessas faltas devido ao comportamento distinto das fontes geradoras. Enquanto os geradores síncronos tradicionais, que estão presentes em usinas hidrelétricas e termelétricas, injetam correntes de falta massivas, chegando a 5 ou 6 vezes o valor nominal, as usinas solares e eólicas conectadas por eletrônica de potência possuem inversores que limitam eletronicamente essa corrente a patamares muito menores, que fica entre 1,1 e 1,5 vezes a corrente nominal. Essa mudança na dinâmica da contribuição de falta exige a readequação contínua das estratégias de proteção em redes modernizadas.