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RELATÒRIO DE SIMULAÇÃO DE ENSAIOS 0xx / 2010
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RELATÓRIO DE SIMULAÇÃO DE ENSAIOS
0XX / 2010
TÍTULO
(Ensaios
simulados)
ENSAIO DE ARCO INTERNO (31,5 e 40,0 kA ef – 1s) , ENSAIO DE
ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA (2000 A) E ENSAIO DE CORRENTE
SUPORTÁVEL DE CURTA DURAÇÃO E DE CRISTA (40,0 kA rms – 1s + 40,0
x 2,5 kA cr) em um conjunto de manobra em invólucro metálico
Fabrica de Painéis Ltda
CLIENTE
EQUIPAMENTO
Conjunto de manobra em invólucro metálico 15 kV
NBR IEC 62271-200 (High voltage switchgear and controlgear - Part 200:
AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1
kV and up to and including 52 kV
NORMAS DE
REFERÊNCIA
Sergio Feitoza Costa
PREPARADO POR
CONTEÚDO:
1. RESUMO EXECUTIVO E CONCLUSÕES........................................................................................................................ 3
2. OBJETIVO, IDENTIFICAÇÃO DO EQUIPAMENTO, NORMAS TÉCNICAS E ENSAIOS...............................................9
I. ANEXO A - METODOLOGIA DE CALCULO, VALIDAÇÃO E REFERENCIAS...........................................................10
II. ANEXO B - DESENHOS ...........................................................................................................11
Revisões
Data
Paginas
Descrição
0
01/05/2010
-
Primeira versão emitida
1
2
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1. RESUMO EXECUTIVO E CONCLUSÕES.
Foram realizadas simulações dos seguintes ensaios previstos na norma NBR IEC 62271-200 :
•
Ensaio de elevação de temperatura com 2000 A.
•
Ensaio de correntes suportáveis de curta duração (40 kA ef por 1 s) e de crista (100 kAcr)
•
Ensaio de arco interno com 31,5 kA ef durante 1 s
Os resultados das simulações para a geometria mostrada na Figura 1 são mostrados a seguir.
Outros detalhes que permitem a boa identificação do equipamento são mostrados no AnexoB e na
Seção 2
As conclusões, são as seguintes:
•
Ensaio de elevação de temperatura
Se a resistência de contatos do disjuntor não for superior 45 µΩ por fase e a resistência total por
fase não for superior a 91,6 µΩ as elevações de temperatura obtidas estão dentro dos limites
aceitáveis na norma técnica NBR IEC 62271-200.
O painel em questão não tem aberturas de ventilação que permita algum tipo de circulação do ar
significativa. É formado por duas barras de cobre de AA x BB mm por fase nas barras principais e
na derivação. As barras não têm revestimento nem são pintadas.
•
Ensaio de correntes suportáveis de curta duração e de crista
Os valores das forças e tensões mecânicas para a corrente de crista de 100 kA cr são inferiores
aqueles que poderiam causar danos de quebras de isoladores ou empenamento de barras.
A seção reta dos barramentos (2 x AA x BB mm2 ) é superior ao mínimo necessário ( 237 mm2)
para que não sejam atingidas temperaturas que levariam ao recozimento do cobre para uma
corrente de 40 kA durante 1 s.
•
Ensaio de arco interno.
Para o nível de corrente de 31,5 kAef durante 1 s é necessária a utilização de
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX . Para correntes de 40 kAef
recomendamos o uso de
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
As simulações apresentadas foram feitas com uma ferramenta
computacional não-comercial desenvolvida pelo autor deste relatório
e de propriedade de Cognitor.
O artigo “Validação de simulações de ensaios de arco interno, de
forças eletrodinâmicas e de elevação de temperatura em painéis e
barramentos.“ e outros indicados no Anexo A apresentam os metodos
de calculo e exemplos de sua validação.
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Figura 1a – Vista do painel e dimensões em mm
Figura 1b – Visão geral dos barramentos e flaps de alivio de sobrepressão
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Elevação de temperatura
Esforços eletrodinamicos
Arco interno
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2. OBJETIVO, IDENTIFICAÇÃO DO EQUIPAMENTO, NORMAS TÉCNICAS E ENSAIOS.
O objetivo do estudo é avaliar o projeto eletromecânico do equipamento no que diz respeito a
atender aos requisitos dos ensaios destacados na Tabela 1. A identificação do projeto do
equipamento é feita nos desenhos do Anexo B e dimensões mostradas na Figura 1 e demais
dados indicados na Tabela 2. As normas técnicas de referência são:
• IEC 62271-200 (High voltage switchgear and controlgear - Part 200: AC metal-enclosed
switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV)
• NBR IEC 62271-200: Conjunto de manobra e controle de alta tensão - Parte 200:
Conjunto de manobra e controle de alta tensão em invólucro metálico para tensões acima
de 1 kV até 52 kV.
Tabela 1 - Lista completa dos ensaios especificados na norma técnica e ensaios a simular
Item norma
6.2.6 6.2.7
6.2.8
6.2.9
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7.1
6.7.2
6.8
6.9
6.10
6.103.1
6.103.2
6.104
6.105
6.106
Ensaio da norma
Ensaios dielétricos
Ensaios de poluição artificial
Ensaio de descargas parciais
Ensaios de rádio interferência (R.I.V.)
Medição da resistência dos circuitos
Ensaio de elevação de temperatura
Ensaio de correntes suportáveis de curta duração e de crista
Verificação do código IP
Ensaio de impacto mecânico
Ensaio de estanqueidade
Ensaio de compatibilidade eletromagnética (EMC)
Ensaios adicionais nos circuitos de controle
Ensaio de pressão suportável em compartimentos a gás com / sem
dispositivo de alívio de sobrepressão
Pressão suportável para compartimentos preenchidos a gás
Ensaios em partições e obturadores
Ensaio a prova de intempéries
Ensaio de arco interno
Ensaios foram
simulados?
Não
Não
Não
Não
Não
SIM
SIM
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
SIM
Tabela 2 – Valores nominais declarados pelo fabricante.
Item da norma
4.1
4.2
4.3
4.4.1 e 4.4.2
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Valores nominais referentes ao item da norma
Tensão nominal (Ur) e número de fases
Nível de isolamento
Tensão suportável de impulso atmosférico
Tensão suportável de freqüência industrial a seco (1min)
Tensão suportável de freqüência industrial sob chuva (10 s)
Freqüência (fr)
Corrente normal (Ir) e elevação de temperatura
Corrente suportável de curta duração (Ik)
Corrente suportável de crista (Ip)
Duração do curto circuito (tk)
95 kV cr
38 kV
- kV
60 Hz
2000 A ef
Até 40,0 kA rms
100,0 kA cr
1,0 s
Tensão de suprimento de dispositivos de abertura e fechamento e
circuitos auxiliares (Ua) e sua freqüência
4.10
Anexo A
Pressão de uso de equipamentos isolados a gás
“ Classificação de arco interno
Anexo C
Categoria relativa a perda de continuidade de serviço na abertura de
compartimentos acessíveis ( p.ex LSC1,LSC2,LSC2A,LSC2B)
Anexo C
Categoria relativa ao tipo de barreira entre partes vivas e
compartimentos acessíveis abertos (PM, PI).
Barramentos e
contatos
Valor
15.0 kV – trifasico
n.i.
n.a.
IAC AFLR
31,5 kA
1,0s
LSC2B
Barramento com 2 barras de cobre com 100 x 10 mm por fase.
Resistencia de contatos do disjuntor: <=45 microOhms
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Anexo A - METODOLOGIA DE CALCULO, VALIDAÇÃO E REFERENCIAS
A metodologia de calculo e informações sobre a validação das simulações realizadas são
apresentadas nos artigos listados a seguir que podem ser obtidos nos links Internet aqui
indicados.
1) Artigo : PAINÉIS , QUADROS E BARRAMENTOS: FALTA ALGO NAS NORMAS IEC E NAS
ESPECIFICAÇÕES DE USUÁRIOS
Autor: Sergio Feitoza Costa
Publicado na edição de junho 2010 da Revista O SETOR ELÉTRICO - pag.146
Download http://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_Portugues.pdf
2) VALIDAÇÃO DE SIMULAÇÕES DE ENSAIOS DE ARCO INTERNO, DE FORÇAS
ELETRODINÂMICAS E DE ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA (e partes do código-fonte) .
Autor: Sergio Feitoza Costa
Publicado na edição de junho 2010 da Revista ELETRICIDADE MODERNA - pag.194
Download em http://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_Portugues.pdf
3) Paper “VALIDATION OF SIMULATIONS OF ELECTRODYNAMICAL FORCES,
TEMPERATURE-RISE AND INTERNAL ARC TESTS IN SWITCHGEAR (& main parts of a
code)
Author: Sergio Feitoza Costa
Presented at the CIGRE Technical Seminar "Modeling and Testing of Transmission and
Distribution Switchgear" March 24, 2010 Brisbane - Australia
Download : http://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdf
4) Paper “SIMULATION, IEC STANDARDS AND TESTING LABORATORIES: JOINING PIECES
FOR HIGH QUALITY SUBSTATIONS”
Author :Sergio Feitoza Costa
http://www.cognitor.com.br/Artigo_Cigre_SergioFeitozaCosta_Cognitor.pdf
5) Paper: “CFD, IEC STANDARDS AND TESTING LABORATORIES: JOINING THE PIECES
FOR HIGHER QUALITY HV EQUIPMENT”.
Author: Sergio Feitoza Costa
Paper published PS1-06 in the Cigrè International Technical Colloquium - Rio de Janeiro September 2007
6) Paper “SIMULATIONS AND CALCULATIONS AS VERIFICATION TOOLS FOR DESIGN AND
PERFORMANCE OF HIGH-VOLTAGE EQUIPMENT”
Co-authors: M. Kriegel, X. Zhu, M. Glinkowski, A. Grund, H.K. Kim, P. Robin-Jouan, L. Van der
Sluis, R.P.P. Smeets, T. Uchii, H. Digard, D. Yoshida, S. Feitoza Costa
CIGRE WG A3-20 publication A3-210 (2008) - Presented at the Congress Cigre - Paris 2008
7) Artículo “CELDAS, CUADROS, CANALIZACIONES Y OTROS EQUIPOS DE TRANSMISION
Y DISTRIBUCION: FALTA ALGO EN LAS NORMAS IEC Y EN LAS ESPECIFICACIONES DE
USUARIOS”
Autoría: Sergio Feitoza Costa
http://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_Spanish.pdf
Publicado en Revista RBE Energía (Madrid / España) - Enero/Febrero 2010 - pag 62 http://www.cognitor.com.br/RBE_Energia.zip
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