NBR 8763 Capacitores série para sistemas de potência JUN 1998
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. A S . s á r b o r t e P a r a p a v i Origem: Projeto NBR 8763:1997 s u l CB-03 - Comitê Brasileiro de Eletricidade c CE-03:033.02 - Comissão de Estudo de Capacitores x Série para Sistemas de e Potência o NBR 8763 - Series capacitors for power systems s u capacitor Descriptors: Capacitor. Serie capacitors. Power e Esta Norma foi baseada na IEC 143:1992 d Esta Norma substitui a NBR 8763:1985 a ç Válida a partir de 30.07.1998 n e c i Palavras-chave: Capacitor. Capacitor. Capacitores série. série. Capacitor de 25 páginas L potência
Sumário Prefácio 1 Objetivo 2 Referências normativas 3 Definições 4 Requisitos gerais 5 Requisitos específicos 6 Ensaios 7 Guia para seleção das características nominais, instalação e operação ANEXOS A Requisitos de ensaio e guia de aplicação para fusíveis externos e unidades para atuarem externamente como fusíveis em capacitores série B Alguns exemplos de diagramas de conexão de fase de bancos ou segmentos C Precauções para evitar a poluição ambiental através de bifenilas policloradas (PCB)
. A . S s á r b o r t e P a r a p a v i s u l Prefácio c x e A ABNT - Associação o Brasileira de Normas Técnicas - é o s Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, u cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasi e leiros (CB) d e dos Organismos de Normalização Setorial aelaboradas por Comissões de Estudo (CE), (ONS), são ç npor representantes dos setores envolvidos, formadas e delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros c i L (universidades, laboratórios e outros). Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos CB e ONS, circulam para Votação Nacional entre os associados da ABNT e demais interessados.
O anexo A tem caráter normativo e os anexos B e C têm caráter informativo.
1 Objetivo O objetivo desta Norma é: - formular requisitos padrões relativos às características nominais, ensaios e desempenho; - formular regras de segurança específicas; - fornecer instruções para instalação e operação. Esta Norma se aplica a bancos de capacitores e unidades capacitivas utilizadas em instalação em série, com linha em corrente alternada de transmissão ou distribuição, ou circuitos que fazem parte de sistemas de potência em corrente alternada cuja freqüência seja de 15 Hz a 60 Hz. Bancos e unidades capacitivas em série geralmente são utilizados para sistemas de potência de alta tensão. Esta Norma se aplica para qualquer tensão. NOTAS 1 Requisitos adicionais para capacitores a serem protegidos protegido s por fusíveis internos, bem como os requisitos para os fusíveis internos, são encontrados na NBR 8603. 2 Requisitos adicionais para capacitores a serem protegidos protegido s por fusíveis externos, bem como os requisitos para os fusíveis externos, são encontrados no anexo A.
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2 3 Esta Norma não se aplica a capacitores de alta tensão constituídos de elementos dielétricos metalizados do tipo autoregeneráveis. 4 Os seguintes capacitores, ainda que instalados em série nos circuitos, são excluídos desta Norma:
L i c e b) capacitores para motores e similares; n ç a c) capacitores para circuitos eletrônicos de potência; d e lâmpadas de descarga. d) capacitores parau s o 2 Referências normativas e x As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, c l u ao serem citadas neste texto, constituem cons tituem prescrições para s i esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no v a momento desta publicação. publicação. Como toda norma está sujeita p a revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos a com base nesta que verifiquem a r conveniência de se a usarem as edições mais recentes dasP normas citadas a e seguir. A ABNT possui a informação das t normas em vigor r em um dado momento. o b r á NBR 5282:1998 - Capacitores de potência em deris vação para sistema de tensão nominal acima de S 1 000 V - Especificação . A . NBR 5469:1986 - Capacitores - Terminologia a) capacitores para instalações de aquecimento indutivo;
NBR 6936:1992 - Técnicas de ensaios elétricos de alta tensão - Procedimento NBR 6939:1987 - Coordenação de isolamento - Procedimento NBR 8371:1997 - Ascarel para transformadores e capacitores - Características e riscos NBR 8603:1998 - Fusíveis internos para capacitores de potência - Requisitos de desempenho e ensaios IEC 549:1976 - High-voltage fuses for the external protection of shunt power capacitor IEC 815:1986 - Guide for the selection of insulators in respect of polluted conditions IEC 996:1989 - Method for verifying accuracy of tan delta measurements applicable to capacitors
3 Definições Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definições de 3.1 a 3.27, complementadas pelas contidas na NBR 5469. NOTA - Nesta Norma, o termo “capacitor” é utilizado quando não é necessário diferenciar o significado dos termos unidade capacitiva, segmento ou fase do banco.
3.1 elemento capacitivo (ou elemento): Parte indivisível de um capacitor de potência, consistindo em placas separadas por um dielétrico. 3.2 unidade capacitiva (ou unidade): Conjunto de um ou mais elementos capacitivos montados em uma só caixa com terminais acessíveis.
3.3 fase de um banco de capacitores série (ou fase do banco): Conjunto de unidades capacitivas conectadas em uma mesma fase tal que atuem em conjunto com o(s) sistema(s) de proteção para estas unidades (ver figura 1). 3.4 segmento (de um banco de capacitor série): Parte de uma fase de um banco de capacitores série constituída de grupos de unidades capacitivas, ligadas em série e paralelo, e de dispositivos de proteção e controle, em montagem sobre plataforma isolada da terra (ver figura 1). NOTA - Um banco pode ser constituído de um ou mais segmentos por fase, em função da tensão nominal do banco e das características dos dispositivos de proteção.
3.5 banco de capacitores série (ou banco): As três fases do banco operadas em comum (ver figura 1). 3.6 módulo (de um capacitor série): Uma parte chaveável do banco de capacitores série constituído de idênticos segmentos em cada fase (ver figura 1). Além disso também é equipado para uma operação em comum do dispositivo de by-pass (ver anexo B), em cada um dos segmentos. NOTA - Se serviços de manutenção forem necessários no(s) segmentos de um módulo curto-circuitado quando o(s) módulos(s) restantes do banco permanecem em operação, dispositivos isoladores em série, e outros requisitos de segurança pessoal, são também necessários para os segmentos.
3.7 instalação do banco de capacitores: Instalação de um banco de capacitor série e seus acessórios. 3.8 dispositivo de proteção contra sobretensões (do banco de capacitores série): Dispositivo elétrico de ação rápida que limita a tensão instantânea entre os terminais de um banco de capacitores série, ou de um de seus segmentos, a um valor permissível, quando ocorrem curtoscircuitos ou outras perturbações no sistema.
L i c e n 3.9 dispositivo ç de descarga (do capacitor): Dispositivo a terminais do capacitor, ou instalado conectado entre osd internamente nele, visando e reduzir a tensão residual do u capacitor efetivamente a zero, após o capacitor ter sido s desconectado da fonteo de alimentação. Detalhes do dimensionamento do dispositivo serão objeto de acordo e x entre fabricante e comprador. c l u s 3.10 fusível interno (de um capacitor): Fusível capacitor): Fusível conectado i v a em série com um internamente à unidade capacitiva, elemento ou grupo de elementos p capacitivos. a r a em série com 3.11 fusível externo: Fusível conectado P e uma unidade capacitiva ou grupo de unidades em parat r lelo. o b r á 3.12 terminais de linha: Terminais destinados s a serem ligados às fases do circuito externo. S . A 3.13 capacitância nominal (de um capacitor) ( Cn ): ). : Valor da capacitância para o qual o capacitor foi projetado.
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. A S . s á r b o r t e P a r a p a v i s u l c x e o s u e d a ç n e c i L
(1) Conjunto de unidades capacitivas (2) a (12) Equipamento de proteção principal (13) Seccionador de by-pass (14) Seccionador série
Figura 1 - Definições de um banco de capacitores série
. A . S s á r para a qual b 3.15 freqüência nominal ( fn ): Freqüência o r um capacitor é projetado para funcionar. t e P 3.16 tensão nominal (de um capacitor) ( Un ): Valor eficaz a r da tensão senoidal entre terminais a para o qual o capacitor p é projetado. a v i 3.17 potência nominal (Qn): s Potência reativa sob tensão, u l freqüência e capacitância nominais para a qual o capacitor c é projetado. x e o Potência ativa dissipada pelo 3.18 perdas do capacitor: s u capacitor. e d NOTAS a ç n e 1 Todas c as perdas deverão ser incluídas: i L a) para a unidade: perdas do dielétrico, dos fusíveis inter-
3.14 corrente nominal (de um capacitor) ( In ): Valor eficaz da corrente que percorre um terminal de linha, a qual corresponde à potência nominal, quando é aplicada ao capacitor a sua tensão nominal sob freqüência nominal.
nos, dos dispositivos de descarga, das conexões internas, etc.; b) para o banco: perdas das unidades, dos fusíveis externos, dos reatores de amortecimento, etc.
2 Perdas também podem ser geradas por equipamentos auxiliares para aquecimento de disjuntores, painéis, etc. 3 As perdas dos capacitores podem ser recalculadas como resistência série equivalente para o capacitor. 4 Na avaliação de perdas, é recomendado usar o valor das perdas à temperatura média ambiente ou usar as perdas com temperaturas ambiente diferentes e calcular seus valores médios. Capacitores série usualmente operam com um valor médio de potência bem abaixo da nominal, o que deverá ser considerado na avaliação.
3.19 tangente do ângulo de perdas (tg δ) ou fator de perdas (de um capacitor): Relação entre a resistência série equivalente e a reatância capacitiva do capacitor à tensão e freqüência alternada senoidal especificada. NOTA - A tangente do ângulo de perdas (tg δ) também pode ser expressa, em regime permanente, pela razão entre a potência ativa dissipada e o valor absoluto da potência reativa do capacit or.
3.20 tensão limite (Ulim ): Valor máximo instantâneo de tensão, dividido por, 2 entre os terminais de um capacitor, que ocorre imediatamente antes ou durante a operação do dispositivo de proteção contra sobretensões de um banco de capacitores série ou de um de seus segmentos.
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3.21 tensão máxima do sistema elétrico: Máxima tensão eficaz de linha que ocorre sob condições normais de operação, em qualquer tempo e em qualquer ponto do sistema, excluindo-se tensões transitórias (manobras do sistema) e variações de tensões temporárias devido às condições anormais do sistema (faltas ou desconexão
L i c e n ç 3.22 tensão máxima do equipamento ( Um ): Máxima a tensão eficaz de linha para a qual os equipamentos foram d e projetados, considerando sua isolação, bem como outras u características especificadas esta tensão em suas s o tensãpara respectivas normas. Esta o é o valor eficaz da maior e tensão do sistema, para a qual o equipamento é projetado. x c l u 3.23 nível de isolamento ( Ui s )i : Combinação dos valores v de tensão suportável nominal, a para os ensaios de fre p qüê ncia industrial ou impulso de manobra e impulso a r atmosférico, que caracteriza a isolaçã o do capacitor com a relação à sua capacidade de suportabilidade de rigidez P e dielétrica entre os terminais e a terra, entre fases e entre t r o terminais e partes metálicas que não estejam no potencial b r da terra. á s S 3.24 temperatura do ar ambiente: Temperatura do ar, . A no local onde se pretende instalar o capacitor. . repentina de grandes cargas).
3.25 temperatura do ar de resfriamento: Temperatura do ar medida no ponto mais quente da fase do banco, em regime permanente, no ponto médio entre duas unidades. Se existir somente uma unidade, esta temperatura é medida em um ponto, a aproximadamente a 0,1 m da caixa do capacitor e a 2/3 da sua altura a partir da base.
3.26 condição térmica em regime permanente: Equilíbrio térmico atingido pelo capacitor na potência e temperatura do ar ambiente constante.
4 Requisitos gerais Esta Norma fornece requisitos para capacitores a serem utilizados nas seguintes condições:
4.1 Condições normais de funcionamento 4.1.1 Altitude Não excedendo 1 000 m.
4.1.2 Categorias de temperatura ambiente Os capacitores sã o classificados em categorias de temperatura designadas por um número seguido de uma letra. O número representa a menor temperatura do ar ambiente na qual o capacitor pode trabalhar. A letra representa o limite superior da variação da temperatura, tendo como valor máximo o especificado na tabela 1. As categorias de temperatura cobrem toda a variação de temperatura de - 50°C a + 55°C. A menor temperatura ambiente na qual o capacitor pode trabalhar deve ser escolhida entre os cinco valores seguintes: + 5°C, - 5°C e - 25°C, - 40°C e - 50°C. Qualquer combinação de valores mínimos e máximos pode ser escolhida para a categoria de temperatura padrão do capacitor, por exemplo - 40/A ou - 5/C. A tabela 1 se baseia nas condições de serviço em que o capacitor instalado externamente não influencia a temperatura ambiente. Se o capacitor influenciar ou alterar a temperatura ambiente e/ou a ventilação, a escolha do capacitor deve ser tal que os limites da tabela 1 sejam mantidos. A temperatura do ar de resfriamento nas instalações não deve exceder mais do que 5 °C os limites de temperatura da tabela 1. NOTA - Os valores de temperatura, conforme a tabela 1, podem ser encontrados em tabelas meteorol ógicas de temperatura do local da instalação.
4.2 Condições especiais de funcionamento
L i c e 3.27 tensão residual: Tensão remanescente entre os tern minais do capacitor, em um dado tempo após o seu des ç a ligamento (desligamento da fonte). d e u Tabela 1 - Limites superiores das faixas da variação da temperatura s o e Temperatura ambiente x c °C l u Letra s i v Maior média no período de: a Máxima p a 24 h 1 ano r a P A 40 30 20 e t r o B 45 35 25 b r á s C 50 40 30 S . A D 55 45 35 .
A menos que seja acordado entre o fabricante e o comprador, esta Norma não se aplica a capacitores cujas condições de serviço sejam incompatíveis com os requisitos desta Norma.
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5 Requisitos específicos
Os valores normalizados para a tensão máxima do equipamento são divididos em três faixas que são apresentadas em 5.1.1.1 a 5.1.1.3.
5.1 Tensões de ensaio
. A 5.1.1 Valores normalizados S . s deve ser A escolha dos valores das tensões de á ensaio As tensões de ensaio para as unidades capacitivas e r ções dadas feita levando-se em consideração as b informa para os bancos de capacitores devem ser escolhidas a o na NBR 6939 e na tabela 2. partir dos valores normalizados prescritos na NBR 6939. r t e P Tabela 2 - Níveis de isolamento padrão fase-terra e fase-fase para Um < 36,2 kV a- Série II r a p a vão suportável nominal à i Tensão máxima do Tensão suportável de impulso atmosférico Tens s u freqüência nominal equipamento l c x kV (valor eficaz) (Um ) kV (valor de crista) e o kV (valor eficaz) s u e 40 d a ç 7,2 20 n e c i 60 L 5.1.1.1 Faixa A (tensões inferiores a 36,2 kV)
95 15
34 110 125
24,2
50
. A . 36,2 170 S s á 200 r b o r t e P a r a p 5.1.1.2 Faixa B (72,5 kV 242 kV) a v Os valores da NBR 6939 i são dados na tabela 3. A tabela s u íveis de isolamento recomendados associa um ou mais n l c para cada valor normalizado de tensão m áxima do equi xser empregados e pamento. Não podem valores interme o diários. s u Podem existir, e sistema, vários níveis de iso dno mesmo lamento adequados às instalações situadas em diferentes aou a vários equipamentos situados na meslocalizações ç ção. Para a seleção do isolamento dado pelo ma instala n e nível em rela c ção às condições específicas da instalação, i ver a L NBR 6939. 150
≤ Um ≤
5.1.1.3 Faixa C (tensões de 362 kV e acima) Os valores da NBR 6939 são dados na tabela 4. A tabela associa dois ou mais níveis de isolamento recomendados
70
para cada valor normalizado de tensão m áxima do equipamento. Não podem ser empregados valores intermediários. Podem existir, no mesmo sistema, vários níveis de isolamento adequados às instalações situadas em diferentes localizações ou a vários equipamentos situados na mesma instalação. Para a seleção do isolamento dado pelo nível em relação às condições específicas da instalação, ver a NBR 6939. O comprador deve especificar quais os valores alternativos de tensão de ensaio das tabelas 2 a 4 a serem aplicados.
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≤ Um ≤ 242 kV Tabela 3 - Níveis de isolamento padrão para as tensões de 72,5 kV ≤
Tensão máxima para equipamentos (Um )
Tensão suportável a impulso atmosférico kV (valor de crista)
kV (valor eficaz)
L i c Fase-terra e n ç a 72,5 d 350 e u 92,4 380 s o e x 450 c l u s 450 i v a 145 550 p a r a 650 P e t r 750 o b r á 242 850 s S 950 . A .
Tensão suportável de curta duração à freqüência industrial kV (valor eficaz)
Fase-fase
Fase-terra
Fase-fase
350
140
140
380
150
150
450
185
185
(450)
185
230
550
230
230
650
275
275
(750)
325
360
850
360
360
950
395
395
NOTA - As tens ões de fase-fase entres par ênteses devem ser evitadas. Podem ser utilizadas mediante acordo entre fabri cante e comprador.
Tabela 4 - Níveis de isolamento padrão para Um ≥ 362 kV Tensão máxima para equipamentos (Um )
Tensão suportável a impulso atmosférico kV (valor de crista)
kV (valor de crista)
kV (valor eficaz) Fase-terra
362
460
550
800
Tensão suportável de curta duração à freqüência industrial
Fase-terra
850
1 300
950
1 425
1050
1 550
1050
1 675
1175
1 800
1300
2 250
1425
2 400
1550
2 550
Fase-terra L i c e 950 n ç a d 1 050 e u s o 1 175 e x c l 1 300 u s i v a 1 425 p a r a 1 550 P e t r o 1 675 b r á s 1 800 S . A . 1 950 2 100
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5.1.2 Tensões de ensaio de unidades capacitivas 5.1.2.1 Unidades com a caixa aterrada As unidades capacitivas contendo caixa conectada à terra devem possuir nível de isolamento de acordo com a tabela 2.
5.1.2.2 Unidades com a caixa isolada da terra Estas condições aplicam-se às unidades montadas sobre plataformas isoladas. A tensão de ensaio à freqüência industrial do isolamento para a caixa deve ser calculada de acordo com a seguinte equaçã o: Ut = 1,2 x n x Ulim
(1)
sendo que Ut não pode ser menor que 2,15 x n xUn , onde Ut é a tensão de ensaio à freqüência industrial, Ulim é a tensão limite da unidade capacitiva, Un a tensão nominal da unidade capacitiva e n é o número de unidades capacitivas em série montadas em plataformas isoladas conforme a tabela 2 da NBR 5282.
5.1.3 Isolamento para a terra e entre fases (bancos monofásicos) As tensões de ensaio devem ser escolhidas entre os valores normalizados de acordo com 5.1.1.
5.1.4 Isolamento através da fase (banco monofásico) Cada isolamento através de segmentos de um banco monofásico deve ter as tensões de ensaio determinadas de acordo com a expressão (1) de 5.1.2.2. Todavia, neste caso, n corresponde ao número de unidades associadas dispostas através deste isolamento.
. A . S s á r b o r t e 5.2 Distância de escoamento P a r As recomendações contidas a na IEC 815 são aplicáveis. p o nível de poluição ou conO comprador deve especificar a mínima específica. Os siderar a distância de escoamento v i valores para distância s de escoamento específica são u l baseados na tens ã o cmáxima do equipamento (ver x IEC 815, subseção 1.3.23). e o a) distância de para a terra e entre fases: sescoamento u devem ser usados os requisitos da IEC 815; e d ância de escoamento no interior do banco b) dist a monof ç ásico ou segmento: a tensão nominal através n de e cada distância de escoamento individual deve c i ser multiplicada por 1,2 3 . O valor obtido forma uma L uma tensão máxima do equipamento “equivalente”, NOTA - Para o circuito de amortecimento e para o isolamento conectado em paralelo com o mesmo, a tens ão de ensaio à freqüência industrial deve ser escolhida para 1,2/ 2 vezes a tensão instantânea que aparece através do circuito de amortecimento quando opera o dispositivo limitador de tens ão (conforme 7.6 e 7.7).
que deve ser multiplicada pelo valor selecionado para a distância de escoamento específica para obter a distância mínima de escoamento requerida. O fator 1,2 deixa folga para as sobretensões causadas pelas sobrecorrentes permissíveis, de acordo com 5.7.
Se qualquer das sobrecorrentes de 5.7 for aumentada, o fator 1,2 deve ser aumentado linearmente para a sobrecorrente de 5.7 que tiver aumentado mais.
. A S . s á r b o r t e 5.3 Correntes de serviço P a ser adequado para r Um banco de capacitor série a deve p a 1,5 vez a corrente operar em correntes não superiores a condições: In , e conforme as seguintes v i s u a) pela definição de 7.2.1, a sobrecorrente não deve l c exceder: x e - 1,10 In por 8 o h em um per íodo de 12 h; s u - 1,35 In e por 30 min em um período de 6 h; d - 1,50 a In por 10 min em um per íodo de 2 h; ç n b) a pot eência média do banco de capacitor durante c i qualquer período de serviço de 24 h não deve exceder L a potência nominal.
Estes isoladores, que sob condições normais de operação estão expostos a uma tensão muito baixa, mas que estão sujeitos a altas tensões durante a operação do dispositivo limitador de tensão, devem ser selecionados unicamente pelos requisitos de tensão de ensaio.
NOTA - Os valores correspondem a requisitos m ínimos de sobrecarga. Para certas configurações de rede, por exemplo, para linhas operando em paralelo, os requisitos podem ser mudados. Em tais casos, os valores devem ser usados ao selecionar a corrente nominal conforme 7.2.1.
5.4 Sobretensões transitórias Os capacitores série devem ser adequados para repetidas operações em sobretensões transitórias com o valor instantâneo possível de 2 Ulim, que pode ocorrer através dos dos dos terminais do capacitor, conforme 5.9.1. Esta magnitude de sobretensão esperada deve ser objeto de acordo entre fabricante e comprador. O comprador deve fornecer a taxa de repeti ção estimada.
5.5 Dispositivos de descarga Cada unidade capacitiva ou grupo de unidades paralelas deve ser provido de um dispositivo para descarregar a tensão conforme especificado na NBR 5282 para uma tensão residual igual ou inferior e tempos máximos especificados. Não deve existir nenhuma chave fusível ou qualquer outro dispositivo isolante entre as unidades capacitivas e o dispositivo de descarga. Os circuitos de descarga devem ter capacidades adequadas para condução de corrente e absorção de energia para descarregar o capacitor de um nível de tensão igual a 2 Ulim e para religamento automático de linha e do banco de capacitor série. O dispositivo de descarga não é um substituto para a operação de curto-circuitar os terminais do capacitor à terra antes de sua entrada em serviço. NOTAS 1 Condições de operação acima da tensão nominal podem causar uma tensão superior à especificada.
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2 Uma falta em uma unidade interrompida por um fusível ou uma descarga através de um segmento de banco pode produzir cargas localizadas no interior do banco monof ásico. Estas cargas não podem ser eliminadas, dentro do tempo especificado, por meio de um dispositivo conectado entre os terminais do banco monofásico ou segmento.
L i c e n ç a 5.6 Conexão comd a unidade capacitiva e u Para permitir que o potencial da caixa de uma unidade s o capacitiva seja fixo e capaz de conduzir a corrente de e falta na eventualidade de um defeito, a caixa deve ser x c provida de meios de conexão apropriados para parafuso l u com rosca de tamanho mínimo M10 ou equivalente (por s i exemplo, suportes com superfv ície para montagem não a pintada). p a 5.7 Proteção do ambiente r a P Quando os capacitores contiverem materiais que não e t podem ser lançados no ambiente (por exemplo, bifenilas r o policloradas), devem ser seguidos os requisitos em vigor b r na legislação brasileira (ver anexo C). á s S As unidades e os bancos devem ter placas alusivas, se . A assim for especificado (ver 5.9.1). . 3 Os requisitos de serviço podem ser tais que os bancos monofásicos ou segmentos sejam equipados com um dispositivo de descarga adicional.
indicado por dois números separados por uma barra; o primeiro indica o valor da tensão suportável nominal à freqüência nominal em quilovolts (eficaz) e o segundo indica o valor da tensão suportável de impulso atmosfé rico em quilovolts (crista); por exemplo: 34/110); m) fusíveis internos, se incluídos, devem ser indicados por escrito ou pelo símbolo: , ou pela resistência nominal em quiloohms ou megaohms; n) tensão limite Ulim em volts ou quilovolts e tipo do dispositivo limitador de tensã o (ver 7.6.2), por exemplo 9 kV (k); o) substância química ou nome comercial do líquido de impregnação; esta indicação pode constar alternativamente na placa de advertência, conforme 5.9.1; p) número desta Norma e o ano da edição; q) ordem de compra; r) massa em quilogramas. Deve ser reservado um espaço para a capacitância medida conforme 6.5.1. Este valor pode ser indicado de uma das seguintes formas:
5.8 Outros requisitos de segurança
O comprador deve especificar quaisquer requisitos especiais com relação às regras de segurança aplicáveis no local onde o capacitor for instalado.
5.9 Placa de identificação da unidade As seguintes informações devem constar na placa de identificação de cada unidade capacitiva: a) nome do fabricante; b) a inscrição: “capacitor série de potência”; c) tipo ou marca; d) número de identificação e ano de fabricação; o ano pode ser parte do número de identificação ou ser uma forma codificada;
- como um valor de capacitância absoluta que pode ser substituída pela capacitância nominal; - como uma diferença ∆C entre as capacitâncias medida e nominal indicadas, por exemplo, por símbolos para faixas de desvio de capacitância, conforme segue: ++ +
para
∆C entre + 7,5% e + 4,5%;
para C entre + 4,5% e + 1,5%; L i c +- e para C entre + 1,5% e - 1,5%; n ç a C entre - 1,5% e - 4,5%; parad e u - - para C entre - 4,5% e - 7,5%. s o e O nível de isolamento pode ser indicado por meio de dois x c números separados por uma barra, o primeiro fornecendo l u a tensão suportável nominal des curta duração à freqüência i v industrial, em quilovolts, e o segundo fornecendo a tensão a nominal de impulso atmosférico, p em quilovolts, por exema plo, 28/75 kV. Para unidades possuindo um terminal perr a manentemente conectado ao invólucro e não ensaiado, P ção não é aplide acordo com 6.12 e 6.13, esta informa e t cável. r o b r 5.9.1 Placa de advertência á s S . A Se a unidade capacitiva contiver material que possa poluir . o ambiente ou que possa ser perigoso de qualquer outra ∆ ∆ ∆ ∆
e) potência nominal (Qn ), em quilovolts ampéres reativos; f) tensão nominal (Un ), em volts ou quilovolts; g) corrente nominal (In ), em ampéres; h) frequência nominal (fn ) em hertz; i) capacitância medida (C ) em microfarads ou relaçãoC/Cn (onde Cn é a capacitância nominal); j) categoria de temperatura; k) dispositivo interno de descarga, se interno, devendo ser indicado por escrito ou pelo s í mbolo: ; l) nível de isolamento Ui , em quilovolts (somente para unidades capacitivas tendo todos os terminais isolados da caixa); (o nível de isolamento deve ser
forma (por exemplo, inflamável), a unidade deve ser provida de um rótulo ou, caso contrário, marcada de acordo com a legislação brasileira.
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5.10 Placa de identificação do banco As informações mínimas a seguir devem ser dadas pelo fabricante em uma folha de instrução ou, alternativamente, por acordo contratual, em uma placa de identificação: a) nome do fabricante; b) potência nominal (Qn ) (por exemplo, 3 x 10 Mvar); c) reatância de cada fase; d) corrente nominal (In ); e) sobrecorrente admissível durante 10 min (con forme 5.3); f) tensão nominal (Un ); g) tensão limite (Ulim ); h) nível de isolamento em relação à terra; i) tempo para descarga do banco monofásico de 2 Un para 75 V; j) tipo do dispositivo limitador de tensão (conforme 7.6.2); k) corrente suportável de curto-circuito assimétrica e sua duração; l) a inscrição: "banco de capacitor série";
O nível de isolamento pode ser indicado por meio de dois números separados por uma barra, o primeiro fornecendo a tensão suportável nominal de curta duração à freqüência industrial (para Un < 300 kV) ou a tens ão suportável nominal de surto de manobra (para Un > 300 kV), em quilovolts, e o segundo fornecendo a tensão suportável de impulso atmosférico, em quilovolts, por exemplo, 185/450 kV.
. A S . s á r b o r t 5.10.1 Placa de advertência e P a é válido para o banco. O estabelecido em 5.9.1 também r a p 6 Ensaios a v i s 6.1 Generalidades u l c xos ensaios para as unidades Esta se çã o descreve e capacitivas. Os isoladores suportes, chaves, transfor o fus s íveis externos, etc. devem madores para instrumentos, u estar de acordo e com as normas brasileiras aplicáveis. d ade ensaio 6.2 Condições ç n e A menos c que especificado em contrário, a temperatura é i do diel L trico do capacitor deve estar na faixa de 5°C a 35°C. Quando a correção for necessária, a temperatura
de referência a ser usada deve ser de 20°C, salvo acordo diferente entre fabricante e comprador. Considera-se que a temperatura do dielétrico da unidade capacitiva é igual à temperatura ambiente, desde que o capacitor permaneça desenergizado à temperatura ambiente durante um período de tempo adequado. As medições e ensaios em corrente alternada devem ser realizadas a uma freqüência de 50 Hz ou 60 Hz, independente da freqüência nominal dos capacitores, a menos quando especificado em contrário.
. 6.3 Determinação da tensão de ensaio entre terminais A . Sem uma folha O valor da tensão de ensaio entre terminais (Ut ) depende Se forem fornecidas informações adicionais s de instrução, a placa de identificação á (ou outra placa, se tipo da proteção de sobretensão e seus limites de rreferência a esta do a de identificação não existir) deve fazer tensão (Ulim ), conforme 7.6.2. A tabela 5 fornece os fatores b o folha de instrução. de tensão de ensaios a serem aplicados em Ulim . r t e P “ çã “ çã Se o banco de capacitores consistir em segmentos co a r 2 nectados em série, as alíneas c), d), g) e i) devem ser a relacionadas a cada segmento. p a v i s Tabela 5 - Fatores multiplicadores da tensão de ensaio u l c x e Ensaio de descarga o s amortecida uTipo de proteção Ensaio c.c. Ensaio c.a. e d (ver 6.7.1) (ver 6.7.2) (ver 6.15) a ç n e K e N1 1,7 1,2 1,5 c i L L e N2 2,0 1,4 1,8 m) ordem de compra.
NOTA - Se a fun o repetitiva do arco (prote o L e N2) ficar acima de 0,8 . Ulim , os fatores 2,0; 1,4; e 1,8 devem ser aumentados linearmente.
M
1,8
1,3
1,7
Desprotegido
1,8
1,3
1,7
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6.4 Classificação dos ensaios 6.4.1 Ensaios de rotina Os ensaios de rotina são os descritos a seguir: a) medição da capacitância (ver 6.5);
L i c b) mediçãe o do fator de perdas (ver 6.6); n ç a tensão aplicada entre terminais (ver c) ensaio de d e 6.7); u s d) ensaio de tensão o aplicada entre terminais e caixa e em corrente alternada (ver 6.8); x c l u e) mediçã o da resist ência ôhmica do dispositivo s i interno de descarga (ver 6.9); v a p f) ensaio de estanqueidade (ver 6.10). a r a P A seqüência de ensaio não é necessariamente a indicada e acima. t r o b Os ensaios de rotina devem ser realizados pelo fabricante r á s em todas as unidades capacitivas antes da entrega. S . A NOTA - O ensaio de corrente de descarga de curto-circuito . está em estudo. 6.4.2 Ensaios de tipo Os ensaios de tipo são os descritos a seguir: a) ensaio de estabilidade térmica (ver 6.11); b) ensaio de tensão aplicada entre terminais e caixa em corrente alternada (ver 6.12); c) ensaio de tensão de impulso atmosférico entre terminais e caixa (ver 6.13); d) ensaio de operação a frio (ver 6.14); e) ensaio de corrente de descarga (ver 6.15). Os ensaios de tipo são realizados para garantir que o projeto, as dimensões, o material e a fabricação do capacitor completo esteja de acordo com as características especificadas e requisitos de operação detalhados nesta Norma. Os ensaios de tipo devem ser realizados em unidades capacitivas de mesmo projeto, pertencentes a uma encomenda, ou em unidades capacitivas cujo projeto e processo não sejam diferentes a tal ponto de influenciar as propriedades a serem verificadas através dos ensaios de tipo. Não é necessário que todos os ensaios de tipo sejam realizados na mesma unidade capacitiva, porém todas as unidades devem ter as mesmas características de projeto. A seqüência de ensaios não é necessariamente a indicada acima.
A menos quando indicado em contrário, todos os capacitores do lote a serem submetidos aos ensaios de tipo devem primeiramente ter suportado, satisfatoriamente, a todos os ensaios de rotina.
6.4.3 Ensaios de recebimento Os ensaios de rotina e/ ou de tipo, ou parte deles, podem ser repetidos pelo fabricante quando houver algum acordo com o comprador. O número de amostras a serem submetidas a esses ensaios, o critério de aceitação e os relatórios de ensaios devem ser estabelecidos no contrato de fornecimento. NOTA - Se for acordado entre fabricante e comprador, o ensaio de tensão suportável em bancos, para verificação do nível de isolação, poderá ser realizado entre terminais e terra, entre fases e entre terminais e partes metálicas não aterradas.
6.4.4 Ensaio de durabilidade (ensaio especial) O ensaio de durabilidade somente será realizado após um acordo contratual entre fabricante e comprador. O ensaio de durabilidade pode ser feito de acordo com a NBR 5282. Porém, outros níveis de tensão podem ser aplicados (conforme 6.14). O ensaio de durabilidade é um ensaio realizado nos elementos (seu projeto dielétrico e composição) e no processo de fabricação destes elementos, quando montados em uma unidade capacitiva. Um ensaio de durabilidade, o qual é demorado e caro, abrange uma faixa de projeto de capacitores. Recomenda-se que o fabricante forneça um relatório do ensaio de durabilidade que represente o projeto da unidade especificada na encomenda (ver NBR 5282 para variação no projeto da unidade).
6.5 Medição da capacitância (ensaio de rotina)
L i c e A capacitância n deve ser medida na tens ão entre 0,9 vez ç e 1,1 vez a tensãoa nominal, usando um método que exclua erros devido a harm ônicos. d e u Medição em outra tens ão é permitida, na condição de s que um fator de correção o apropriado seja acordado entre fabricante e comprador. e x c l A precisão do método de medi ção deve ser tal que as u s tolerâncias de acordo com 6.5.2 sejam mantidas. i v a A repetição do método de mediçã o deverá ser tal que o p a elemento perfurado ou o fusível interno operado possa r a ser dectado. P e realizada após A medição final da capacitância deve sert r o os ensaios no dielétrico (ver 6.7). b r á s da capaA fim de verificar qualquer mudança no valor citância devido à ruptura de um elemento internoS ou falha . A de um fusível interno, uma medição preliminar da . capacitância deve ser feita antes dos ensaios dielétricos de 6.5.1 Procedimento
rotina. Esta medição preliminar deve ser executada com uma tensão não superior a 0,15 Un.
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O fabricante deve, se solicitado, fornecer curvas ou tabelas mostrando: a) a capacitância em regime permanente, na potência nominal, em função da temperatura do ar ambiente, dentro da categoria de temperatura; b) a capacitâ ncia em funçã o da temperatura do dielétrico, dentro da categoria de temperatura.
6.5.2 Tolerância da capacitância As tolerâncias referem-se a valores de capacitâ ncia medidas na tensão de 0,9 vez a 1,1 vez a tensão nominal nas condições de 6.5.1. A capacitância na temperatura de referência não deve diferir da capacitância nominal em mais que: a) ± 7,5% para unidades; b) ± 5,0% para bancos de potência nominal inferior a 30 Mvar; c) ± 3,0% para bancos de potência nominal maior ou igual a 30 Mvar. Além disso, a capacitância não deve variar em mais de: a) 3,0% entre duas fases quaisquer do banco ou dois segmentos quaisquer dentro do mesmo módulo em bancos de potência nominal inferior a 30 Mvar; b) 1,0% entre duas fases quaisquer do banco ou dois seguimentos quaisquer dentro do mesmo módulo em bancos de potência nominal igual ou superior a 30 Mvar.
. A . S s á í â rí b â çã o r ó t e ó P çã í a r a p (ensaio de rotina) 6.6 Medições do fator de perdas a v i 6.6.1 Procedimento de medição s u l c (ou tangente do ângulo de As perdas em capacitores x eser medidas na tensão de 0,9 vez a perdas (tg )) devem o 1,1 vez a tensão s nominal, usando um método que exclua erros devidos a u harmônicos. e d çã a ç é ê ã n e c i 6.6.2 L Requisitos Tolerâncias menores podem ser exigidas para capacitores em aplicações mais críticas (ver 7.3.1).
NOTA - Unidades tendo fus veis internos e dentro da toler ncia de capacit ncia, apesar da opera o de fus veis, somente podem ser entregues ap s acordo entre fabricante e comprador. Em tais casos, os ensaios de rotina devem ser repetidos ap s a opera o dos fus veis.
δ
NOTA - O equipamento de medi o deve ser calibrado de acordo com a IEC 996 ou outro m todo que d a mesma precis o.
O fabricante deve, através de acordo, fornecer curvas e tabelas mostrando as perdas estabilizadas do capacitor (ou tangente do ângulo de perdas (tg δ)) em condições de regime na potência nominal, em função da temperatura do ar ambiente, dentro da categoria de temperatura.
. A S . s é â á r b o çã ã á çã r t çã e â â P çã a ê é r a “ ” ã p ó a v i s 6.7 Ensaio de tensão aplicada entre terminais (ensaio u l de rotina) c x eser submetidos, durante 10 s, ao Os capacitores devem o s6.7.1 ou 6.7.2. Quando não especifiensaio prescrito em u cado, fica a critério do fabricante a escolha do método. e nenhuma perfuração nem descarga Durante o ensaio, d deve ocorrer. a Ver, entretanto, a nota de 6.5.2. ç n eem corrente contínua 6.7.1 Ensaio c i L O valor da tensão de ensaio deve estar de acordo com a NOTA - A tangente do ngulo de perdas da maioria dos diel tricos de baixa perda diminui consideravelmente durante as primeiras horas da primeira energiza o. Esta diminui o n o est relacionada com a varia o da tangente do ngulo de perdas com a temperatura. A diminui o inicial da tangente do ngulo de perdas pode tamb m variar entre unidades id nticas fabricadas simultaneamente. Os valores finais estabilizados est o, normalmente, dentro de limites pr ximos.
tabela 5, mas nunca inferior a 4,3 Un . NOTA - No caso de repeti ção do ensaio após o fornecimento, é recomendada a aplicação de uma tensão igual a 75% da tens ão de ensaio.
6.7.2 Ensaio em corrente alternada O ensaio de corrente alternada deve ser executado com uma tensão substancialmente senoidal, tendo o valor de acordo com a tabela 5, mas nunca inferior a 2,15 Un . NOTA - No caso de repeti ção do ensaio após o fornecimento, é recomendada a aplicação de uma tensão igual a 75% da tens ão de ensaio.
6.8 Ensaio de tensão aplicada entre terminais e caixa em corrente alternada (ensaio de rotina) Capacitores tendo ambos os terminais isolados da caixa devem ser submetidos, durante 10 s, a uma tens ão aplicada entre os terminais interligados e a caixa. O valor da tensão de ensaio deve estar de acordo com 5.1. Durante o ensaio, nenhuma perfuração ou descarga deve ocorrer. O ensaio deve ser executado, mesmo que um dos terminais seja previsto para ser conectado à caixa. Capacitores tendo um terminal permanentemente conectado à caixa não devem ser submetidos a este ensaio.
6.9 Medição da resistência ôhmica do dispositivo interno de descarga (ensaio de rotina)
As perdas em capacitores referem-se a valores medidos nas condições estabelecidas em 6.6.1.
O dispositivo interno de descarga, se houver, deve ser verificado por medida de resistência ôhmica. O método pode ser selecionado pelo fabricante.
Os requisitos relacionados às perdas nos capacitores, devem ser acordados entre fabricante e comprador.
O ensaio deve ser feito após o ensaio de tensão aplicada entre terminais (ver 6.7).
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6.10 Ensaio de estanqueidade (ensaio de rotina) O capacitor (sem pintura) deve ser submetido a um ensaio que efetivamente detecte qualquer vazamento da caixa e buchas. O procedimento do ensaio é deixado para o fabricante, que deve descrever o método do ensaio mencionado.
L i c e n - capacitores devem ser aqueci ç a desenergizados dos totalmente, pelo menos por 2 h, para que todas d as partes atinjam uma temperatura não menor que e valor 20 K acima do u da tabela 1. Nenhum vazamento deve ocorrer. É recomendado que um detecs o seja usado. tor de vazamento adequado e x 6.11 Ensaios de estabilidade térmica (ensaio de tipo) c l u s 6.11.1 Geral i v a Este ensaio tem por objetivo: p a - determinar a estabilidade tr rmica do capacitor éa sob condições de sobrecarga; P e a se obter um - condicionar o capacitor de format r o valor de tangente do ângulo de perdas (tg ) estável b r e final (ver nota de 6.6.2). á s 6.11.2 Procedimento de medição S . A O capacitor a ser submetido ao ensaio deve ser colocado . Exemplo de procedimento:
δ
entre duas barreiras formadas por unidades com as mesmas características e energizadas na mesma tensão do capacitor sob ensaio. As unidades que formam a barreira devem ter as caixas com dimensões similares às do capacitor sob ensaio. Alternativamente, dois capacitores falsos, ambos contendo resistores, podem ser usados como barreiras. A dissipação nos resistores deve ser ajustada a um valor tal que as temperaturas nas caixas dos capacitores falsos sejam iguais ou maiores do que as do capacitor sob ensaio. As temperaturas das unidades devem ser medidas em pontos similares, os quais não devem estar expostos à radiação direta de calor vinda de outra unidade. O espaçamento entre as unidades deve ser igual ou menor que o espaçamento mínimo recomendado pelo fabricante para montagem em campo. O conjunto deve ser montado em uma estufa sem circulação de ar, na posição vertical. A temperatura do ar ambiente deve ser mantida em um valor apropriado, conforme a tabela 6 (tolerância ± 2 K). A temperatura deve ser checada por meio de um term ômetro ou termopar, de constante de tempo t érmica de aproximadamente 1 h. Este termômetro ou termopar deve ser protegido de modo a ser exposto o mínimo possível à radiação térmica vinda da amostra e barreiras energizadas.
Tabela 6 - Temperatura do ar ambiente no ensaio de estabilidade térmica Símbolo
Temperatura °C
O capacitor em ensaio deve ser submetido a uma tensão alternada de forma aproximadamente senoidal por um período de pelo menos 48 h. A magnitude da tens ã o deve ser mantida constante durante o ensaio. Seu valor é derivado da capacitância medida (ver 6.5.1) para dar uma potência calculada do capacitor igual a 1,5 vez a potência nominal. O valor de ensaio 1,5 Qn está relacionado com a corrente de sobrecarga de 8 h de 1,1 In , conforme 5.3. Se a sobrecorrente de 8 h for aumentada, o fator 1,5 deve ser acrescido do equivalente ao quadrado. Durante as últimas 6 h, a temperatura do capacitor deve ser medida no mínimo quatro vezes. Durante esse período de 6 h, a diferença de temperatura entre o capacitor e o ambiente não deve aumentar mais que 1°C. Se uma grande variação for observada, o ensaio deve prosseguir at é o requisito acima ser atendido, por quatro medições consecutivas durante o período subseqüente de 6 h. Antes e depois do ensaio, a capacit ância deve ser medida (ver 6.5.1) dentro da faixa de temperatura conforme 6.2 e as duas medições devem ser corrigidas para a mesma temperatura do diel étrico. A diferença entre as duas medidas deve ser menor que o valor correspondente à perfuração de um elemento ou à operação de um fusível interno. Quando interpretar o resultado das medidas, os seguintes fatores devem ser levados em conta: - a reprodutibilidade das medidas; - o fato de que a mudança interna no dielétrico pode causar pequena mudança na capacitância, sem perfuração de algum elemento ou operação de um fusível interno tenha ocorrido. NOTAS
L i c 1 Na verifica ção do atendimento das condi ções de temperatura, e n devem ser levadas em conta as flutua ções de tensão, freqüência ç e temperatura do ara ambiente durante o ensaio. Por esta razão, d é aconselhável registrar âmetros e a elevação de teme çãtaiso dopartempo. peratura da caixa em funu s o e 2 Os capacitores para instala ção em 60 Hz podem ser testados x com 50 Hz e vice versa, desdec que a pot ência especificada seja l mantida. Para capacitores de u freq üência nominal abaixo de s 50 Hz, as condições de ensaio i devem ser acordadas entre v a fabricante e comprador. p a r 6.11.3 Medição do fator de perdas à temperatura a elevada P e t O fator de perdas do capacitor (ou tangente do ângulo de r o perdas (tg )) deve ser medido no final do ensaio de estab r bilidade térmica. A tensão de ensaio deve ser a mesma á s do ensaio de estabilidade térmica. Por outro lado, o estaS belecido em 6.6.1 é aplicável. . A . δ
A
40
B
45
C
50
D
55
O valor do fator de perdas medido não deve exceder o valor declarado pelo fabricante ou o valor acordado entre fabricante e comprador.
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6.12 Ensaio de tensão suportável nominal entre terminais e caixa em corrente alternada (ensaio de tipo) Capacitores tendo ambos os terminais isolados da caixa devem ser submetidos, durante 1 min, ao ensaio de tensão aplicada entre os terminais interligados e a caixa. O valor da tensão de ensaio deve ser conforme estabelecido em 5.1. Ensaios em unidades tendo um terminal permanentemente conectado à caixa devem ser limitados entre bucha e caixa (sem elementos). O ensaio é a seco para unidades de uso interno e, para unidades de uso externo, é realizado sob chuva artificial, conforme a NBR 6936. A posição das buchas, quando sujeitas a um ensaio sob chuva artificial, deve corresponder à mesma posição de quando em serviço. Durante o ensaio nenhuma perfuração ou descarga deve ocorrer. NOTA - Unidades para instalação externa podem ser submetidas somente ao ensaio a seco, se o fabricante puder fornecer um relatório de ensaio de tipo separado, mostrando que as buchas irão suportar o ensaio de tensão sob chuva por 1 min. A posi ção das buchas neste ensaio de tipo separado deve corresponder à posição quando em servi ço.
6.13 Ensaio de tensão suportável de impulso atmosférico entre terminais e caixa (ensaio de tipo) 6.13.1 Geral Este ensaio é aplicável somente em capacitores com os seguintes requisitos: - capacitores tendo todos os terminais isolados da caixa devem ser ensaiados conforme 6.13.2;
. A . S s Para capacitores com caixa isolada da á terra, um ensaio rser b de tensão de impulso atmosférico deve escolhido, no o r do ensaio de qual a amplitude corresponda t àquela corrente alternada conforme 5.1. e P a O ensaio de impulso atmosférico r deve ser realizado de a acordo com a NBR 6936, p mas com perfil de onda de (1,2 a 5,0)/50 µs, tendo o valor a de crista correspondente v i ao nível de isolamento da unidade conforme 5.1. s u l A ausência de falha, ou ruptura parcial durante o ensaio c x deve ser verificada e através do registro de tensão e por checagem do perfil o da onda. s Na ausência de u falha externa através da(s) bucha(s) do e capacitor, considerar os procedimentos para ensaio de d á tensão suport vel de impulso atmosférico entre terminais a ç e caixa, prescritos n na NBR 5282. e c na unidade protótipo 6.13.2 i Ensaio L - capacitores tendo um terminal conectado à caixa devem ser ensaiados em uma unidade modelo, conforme 6.13.3.
Quinze impulsos de polaridade positiva seguidos de quinze impulsos de polaridade negativa devem ser aplicados entre os terminais interligados e a caixa. Depois da mudança de polaridade é permitido aplicar alguns impulsos de amplitude menor antes da aplicação dos impulsos negativos.
O capacitor é considerado aprovado no ensaio se: - nenhuma perfuração ocorrer;
. A S . s á - o perfil de ondas n ão apresentar rirregularidades, b ou no caso de o perfil de onda registrado otensão) nemão uma r tensão reduzida (50% a 70 % t da dife e rir significativamente da registrada P na tensão de ensaio. a r a p ser ensaiado conforme Alternativamente, o capacitor pode a 6.13.3. v i s 6.13.3 Ensaio na unidade u modelo e na unidade protótipo l cser equipada com terminal(is), o x A unidade modelo deve e do terminal fornecido com sua cabo da conexão interna o s estar cheio de impregnante, mas isolação normal, deve u não conter elementos. O cabo da conexão interna do ter e minal pode ser d dobrado na forma de U entre os terminais, ou ser suprido acom um dispositivo de alívio para o stress ç elétrico. n e c i A unidade modelo deve ser ensaiada e aceita conforme L 6.13.2. - não ocorrerem mais do que duas descargas em cada polaridade;
A unidade protótipo deve ser submetida a três impulsos positivos aplicados entre os terminais interligados e a caixa. Os critérios de aceitação de 6.13.2 são aplicáveis, exceto que não são permitidas descargas. O ensaio na unidade modelo tem por objeto verificar a isolação externa e o ensaio na unidade prot ótipo, verificar a isolação interna.
6.14 Ensaio de operação a frio (ensaio de tipo) As tensões aplicadas durante este ensaio devem ser substancialmente senoidais. O circuito de ensaio deve ser amortecido para reduzir sobretensões devidas a transientes. A temperatura inicial do dielétrico da unidade a ser ensaiada antes da aplicação de tensão deve ser o menor valor da categoria de temperatura. Para aplica çõ es onde as condi çõ es de sobrecarga seguida de distúrbios no sistema sejam desconhecidas, o seguinte ensaio deve ser aplicado: - o capacitor deve ser exposto a 1,5 Un (entre terminais), 10 min após ter sido retirado do refrigerador e, com 30 s depois disso, a uma sobretensão de 1,1 Ulim (mas pelo menos 2,25 Un ), aplicada sem interrupção por um período de 5 ciclos a 10 ciclos, depois do qual é mantido a 1,5 Un também sem interrupção (ver figura 2). Depois de um intervalo de 1,5 min a 2 min em 1,5 Un , outro período igual de sobretensão deve ser aplicado, e assim por diante, até o seguinte número de ciclos de sobretensões à freqüência nominal de 1,1 Ulim ser aplicado (ver figura 2): - 50 ciclos de sobretensões para o protetor tipo K e N1; - 100 ciclos de sobretensões para o protetor tipo L, M e N2.
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No caso de não existir protetor de sobretensão, cada período singelo de sobretensão deve ser igual ou maior que a duração da tensão de falta Ulim , antes de a falta ser desconectada ou do capacitor ser colocado em by-pass . O capacitor deve ser exposto a cinco períodos de sobretensão desta duração. Depois da aplicação da última sobretensão, a tensão de 1,5 Un deve ser mantida por um tempo de 30 min.
L i c e n Antes e depois ç do ensaio, a capacit ância deve ser medida conforme 6.5.1 ea as duas medidas devem ser corrigidas d e u s o e x c l u s i v a p a r a P e t r o n b r á s limlim S . A .
para a mesma temperatura do diel étrico (ver 6.2). Não deve haver mudança significativa na capacitância nestas medições e, em todos os casos, deve ser menor que a mudança correspondente à falta de um elemento, ou à operação de um fusível interno. Na interpretação dos resultados das medições, os fatores estabelecidos em 6.11.2 devem ser levados em conta. O ensaio de operação a frio pode ser realizado ou na unidade protótipo ou em uma unidade especial tendo as características descritas na NBR 5282.
nn nn
NOTA - t 1 é o intervalo de 1,5 min a 2 min entre duas aplica ções consecutivas de sobretens ões, e t 2 e t 3 dependem dos parâmetros do circuito de ensaio e devem ser os mais curtos poss íveis.
Figura 2 - Limites de tempo e amplitude para um período de sobretensões 6.15 Ensaio de corrente de descarga (ensaio de tipo) A unidade deve ser carregada com uma tens ã o de corrente contínua de 2 Ulim (mas não inferior a 2,5 Un ) e então descarregar de uma vez através de um circuito tendo uma impedância a menor possível. A mesma unidade deve ser carregada com uma tensão em corrente contínua de acordo com a tabela 5 e descarregada através de um circuito, o qual satisfa ça às seguintes condições: - o valor de pico da corrente de descarga não deve ser menor do que 120 vezes o valor nominal (eficaz) da corrente da unidade capacitiva; - o amortecimento da corrente de descarga deve ser pelo menos 10% menor que o amortecimento acordado (ver 7.6.3). Esta descarga deve ser repetida 10 vezes em intervalos menores do que 20 s. Com 2 min após a última descarga, a unidade deve ser submetida a um ensaio de tensão entre terminais conforme 6.7. Antes e depois do ensaio, a capacitância deve ser medida conforme 6.5.1 e as duas medidas devem ser corrigidas para a mesma temperatura do diel étrico (ver 6.2).
Não deve haver mudança significativa da capacitância nessas medições e, em todos os casos, deve ser menor que a mudança correspondente à falha de um elemento ou à operação de um fusível interno. Na interpretação dos resultados das medições, os fatores estabelecidos em 6.11.2 devem ser levados em conta.
L i c e n ç a d e u NOTAS s o seguinte à operação do protetor 1 Quando a corrente de descarga e x de sobretensão for substancialmente diferente de 100 vezes a c l corrente nominal no caso de protetores u tipo K, M, ou N1, ou 50 vezes a corrente nominal nos caso dos protetores contra i v sobretensão tipo L ou N2 (ver 7.6.2), a a corrente de descarga especificada para o ensaio deve ser p modificada para 1,2 vez o a primeiro pico da corrente de descarga para r a os protetores tipo K, M e N1 e para 2,4 vezes o primeiro pico da corrente de descarga P para os protetores tipo L e N2. e t r o 2 Caso seja esperado que o capacitor em servib ço venha a ser r á submetido a freqüentes descargas, o número de s descargas amortecidas no ensaio anterior pode, por acordo, ser aumentado S . A para 20. . 3. A descarga sem amortecimento destina-se a verificar se as unidades podem suportar o stress decorrente de uma descarga de by-pass do circuito de amortecimento.
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7 Guia para seleção das características nominais, instalação e operação 7.1 Geral Capacitores série reduzem a reatância indutiva da linha, o que significa a redução do ângulo de fase entre as tensões das extremidades da linha. São usados em linhas de transmissão longas para melhorar a regula ção de tensão e a estabilidade do sistema e, portanto, para aumentar a capacidade de transmissão da linha. Eles são usados também para governar a distribuição da potência ativa entre linhas operando em paralelo, reduzindo as perdas totais da transmissão. Por causa da sua resposta automática instantânea, os capacitores série são usados em linhas de distribuição para reduzir rápidas flutuações da tensão devidas à variação da carga. Conseqüentemente, as condições de tensão no sistema são melhoradas na maioria dos casos. Por causa da corrente flutuante na linha, os capacitores série estão sujeitos a uma maior variação de tensão entre terminais do que os capacitores em derivação. Quando um curto-circuito ocorre no sistema, esta tensão pode ser tão alta que as unidades capacitivas projetadas para suportá-la seriam antieconômicas. Portanto, tais sobretensões são na maioria dos casos limitadas por um dispositivo limitador de tensão que curto-circuita o banco monofásico ou segmento. O efeito dos capacitores série nos sistemas e suas condições de operação são diferentes em quase todas as aplicações. Para chegar aos melhores resultados técni-
cos e econômicos, cada caso particular deve ser estudado individualmente, em cooperação entre o fabricante e o comprador.
. A 7.2 Escolha da corrente e tensão nominais . S s 7.2.1 Corrente nominal á r b ovaria geralmente A corrente de carga de um capacitor sé r rie t em condições normais de serviço. Al eém disso, durante e P em seguida a um distúrbio no sistema, surgirão correntes a r 3 dá um exemplo. oscilatórias e de emergência. A figura a p é escolhida em relação A corrente nominal In do banco a v i aos resultados de uma an álise do perfil esperado cor s rente-tempo. A corrente nominal deve ser selecionada u l c com base nos quatro requisitos a seguir (ver 5.3): x e através do banco (excluindo - a mais alta corrente o smantida não mais do que 10 min, as transitórias), u dividida por e d1,5; aalta corrente através do banco, mantida - a mais ç nde 10 min, mas não excedendo 30 min, por mais e cpor 1,35; divida i L
- a mais alta corrente através do banco, mantida por mais de 30 min, mas não excedendo 8 h, divida por 1,1; - a saída média do capacitor em um período de 24 h não deve exceder a saída normal. NOTA - Se uma análise do perfil corrente-tempo esperado não puder ser feita seguindo os procedimentos acima, a corrente nominal In deve ser escolhida mediante acordo entre fabricante e comprador.
. A . S s á r b o r t e P a r a p a v i s u l c x e o s u e d a ç n e c i L Figura 3 - Típica corrente oscilatória na reinserção do capacitor série após falta e perda de linha paralela
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7.2.2 Tensão nominal Os requisitos para rigidez dielétrica do isolamento entre terminais são especificados por duas principais tensões: - a tensão nominal Un relacionada à operação nominal normal;
L i c e n ç a d Não há relação fixae entre Ulim e Un . u s 7.3 Capacitância o e 7.3.1 Tolerância da capacitância x c l u Se as reatâncias da rede nas três fases de uma linha são s diferentes, tensões de fase diferentes aparecerão no i v a neutro de tensão do terminal receptor da linha e o ponto p sistema será deslocado. Isto pode acarretar efeitos indea sejáveis em transformadores e outros r a aparelhos. Se o neutro é aterrado, podem ocorrer correntes para a terra. P e t ça entre as Conforme 6.5.2, é permitida uma certa diferen r o ões menciocapacitâncias das fases. Entretanto, por raz b r nadas, recomenda-se que as diferenças entre as capaá s cit â ncias sejam as menores poss í veis. Em bancos S constituídos de muitas unidades, isto pode ser facilmente . as uniconseguido distribuindo-se convenientemente A . dades pelas fases. - a tensão Ulim relacionada a tensões transitórias devidas a faltas ou condições anormais no sistema (ver 5.4).
7.3.2 Variação da capacitância com a temperatura Dependendo do projeto dos capacitores, suas capacitâncias irão variar mais ou menos com a temperatura. A maior variação da capacitância ocorre geralmente imediatamente após a energização. Como a capacitância altera com o aquecimento dos capacitores, a capacitância de cada fase do banco pode estar desbalanceada, causando operação indevida do relé de proteção.
7.4 Temperatura de operação Atenção especial deve ser dada a maior temperatura de operação do capacitor devido à grande influência na sua vida útil.
7.4.1 Instalação Os capacitores devem estar localizados onde haja adequada dissipação por radiação e convenção do calor produzido pelas perdas dos capacitores. A ventilação em ambientes internos e o arranjo das unidades dos capacitores devem prover uma boa circulação de ar em torno de cada unidade. Os capacitores instalados em altitudes elevadas ( maiores do que 1 000 m) têm reduzida a capacidade e dissipação de calor por convecção e a elevação de temperatura da caixa deve ser aumentada. A temperatura ambiente, entretanto, é geralmente menor em altitudes elevadas.
7.4.2 Ambiente com temperatura do ar elevada Os capacitores de categoria de temperatura C são apropriados para a maioria das aplicações sob condições tropicais. Em alguns locais, contudo, a temperatura ambiente pode ser tal que um capacitor de categoria de temperatura D seja requerido. Este último pode ser também necessário
para aqueles casos onde os capacitores sejam regularmente sujeitos à radiação do sol por várias horas, isto é, em desertos, mesmo quando a temperatura ambiente não é excessiva. Em casos excepcionais, a temperatura do ar ambiente pode ser maior do que 55°C máximos ou ter a sua m édia diária de + 45°C. Onde for impossível melhorar as condições de resfriamento, devem ser escolhidos capacitores de projeto especial ou com menor densidade de potência.
7.5 Condições especiais Em adição às condições estabelecidas em 7.4, o fabricante deve ser informado pelo comprador sobre quaisquer condições especiais de operação, tais como: a) umidade relativa elevada: a distância específica de escoamento (ver 5.2) deve ser escolhida adequadamente. Deve ser dada atenção à possibilidade de fusíveis externos serem curto-circuitados por um depósito ou umidade na superfície; b) rápido desenvolvimento de mofo: metais, materiais cerâmicos e algumas pinturas e vernizes não suportam o desenvolvimento do mofo. Quando materiais fungicidas forem utilizados, eles devem mante r suas propriedades venenosas por mais de v ários meses. Em qualquer caso, o mofo pode se desenvolver em uma instalação em locais onde poeira, etc. podem se depositar; c) atmosfera corrosiva: esta atmosfera é encontrada em áreas industriais e litorâneas. Deve ser observado que em climas de temperatura elevada os efeitos da atmosfera corrosiva podem ser mais severos que em climas temperados. Atmosferas extremamente corrosivas podem estar presentes também para aplicações internas; d) poluição: quando os capacitores forem montados em um local com alto grau de poluição, a distância de escoamento (ver 5.2) deve ser escolhida adequadamente;
L i c e n ç a de 1 000 m: capacitores utilizados e) altitude acima d em uma altitude acima de 1 000 m est ão sujeitos às e condições especiais. A escolha do tipo deve ser feita u de acordo com o s cliente e o fabricante (ver 7.4.1 e o 7.7.2); e x c áreas há uma elevada f) terremotos: em algumas l u probabilidade de terremotos, que podem afetar o pros i v jeto mec ânico dos capacitores série a serem instaa lados nestas áreas. p a r a ção e espectro O cliente deve especificar o valor da acelera P da resposta. e t r 7.6 Dispositivo de proteção e manobra o b r á 7.6.1 Fusíveis de capacitores s S Os fusíveis dos capacitores são, em princípio, . A de dois . eletipos: fusíveis internos para elemento ou grupo de mentos paralelos, e fusíveis externos para cada grupo de unidades paralelas.
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Se houver proteção por relés para faltas internas no banco, por exemplo proteção de desbalanço, é recomendável que ela seja ajustada para desligamento se a tensão nas unidades exceder mais que 10% do valor da tens ão nominal do capacitor. As características do fusível devem ser propriamente coordenadas com a proteção por relés, ou seja, os fusíveis devem operar antes dos relés.
7.6.1.1 Fusíveis internos O objetivo dos fusíveis internos é isolar um elemento danificado e assim garantir uma opera ção sem distúrbio da unidade danificada ou do banco, no caso de ocorr ência deste tipo de pequena falta. Operação de mais fusíveis em uma unidade pode necessitar a desconexão do banco. A unidade danificada pode ser encontrada pela medição da capacitância dentro de uma parte limitada deste banco sem se retirar a conexão da unidade ou grupo de unidades. Os requisitos detalhados para os fusíveis internos são encontrados na NBR 8603.
7.6.1.2 Fusíveis externos O objetivo do fusível externo é desligar uma unidade caso ela se torne parcial ou totalmente curto-circuitada. O fusível externo operará somente quando o número de perfurações nos elementos de um capacitor com defeito exceder um dado nível. O fusível externo é mais freqüentemente equipado com um dispositivo de sinalização por meio do qual a unidade danificada pode ser identificada. A operação de alguns poucos fusíveis externos (em certos casos somente de um fusível) implica a desconexão do banco, principalmente se houver um pequeno número de unidades diretamente em paralelo.
. A . Os requisitos detalhados para os fusíveis Sexternos são s encontrados no anexo A. á r b 7.6.2 Proteção de sobretensão o r t e ção contra sobreQuatro tipos de dispositivos de P prote ção r ápida das sobretensão s ão utilizados para a limita a r tensões através dos terminais a p dos capacitores série: aarco sustentado; - tipo K: centelhador com v i scom arco repetitivo (centelha u l - tipo L: centelhador c o funcionamento repetitivo do dor auto-extingu x ível); eusualmente em uma tensão abaicentelhador inicia o xo de 2 Ulim (valores típicos de 0,3 a 0,6 vez 2Ulim , s mas acima u de 2 Un ); e d - tipo M: aresistor não linear; ç n - tipo N: dispositivo de curto-circuito tipo tiristor. e c i L NOTAS
1 Se a tensão de disparo de um dispositivo de sobretens ão é dependente da densidade do ar, entende-se que Ulim corresponde às condições resultantes na mais elevada e a mais baixa temperatura. A tolerância na tensão de disparo também deve ser considerada quando for determinado Ulim .
2 A possibilidade de n ão se utilizarem dispositivos de prote ção contra sobretensão também existe. Isto pode ser o caso quando as correntes de falta são baixas e / ou se for tecnicamente vanta joso se sobredimensionar o capacitor no lugar de se instalar um dispositivo de prote ção contra sobretensão, por exemplo, no caso de um banco de capacitores muito pequeno. Os detalhes de cada caso dever ão ser acordados e baseados nas condi ções conforme 5.4.
. A S . s á r b o r t á çã e P çã a r 7.6.2.1 Proteção de sobretensão a tipo K p a Quando há disrupçã o no v centelhador devido a uma i excessiva corrente de linha scausada por uma falha no u l sistema, um arco é sustentado até que a tensão seja re c movida do capacitor x epela desenergização da linha ou pelo fechamento de um disjuntor em derivação. o s udo centelhador o capacitor é exposto Durante a descarga e a uma tensão de crista cujo valor de crista não deve exce d der 2 Ulim . a O capacitor é submetido a uma descarga ç ó transit ria somente quando há a disrup çã o do cen n telhador. e c i L O valor de crista da corrente de descarga deve ser limitado 3 Para garantir uma r pida reinser o do banco, uma combinao de dois centelhadores tipo K pode ser usada.
de modo a não superar 100 vezes o valor eficaz da corrente nominal do capacitor. Ver, entretanto, 7.6.3.
7.6.2.2 Proteção de sobretensão tipo L Quando há disrupçã o no centelhador devida a uma excessiva corrente de linha causada por uma falta no sistema, o arco é extinto no instante zero da corrente, permitindo então uma disrupção repetitiva do centelhador durante a falta. Os meios para obter esta seqüência de operação de centelhador podem ser pneumático ou sopro magnético. Para extinção final do arco não é necessário desenergizar a linha ou fechar um disjuntor em derivação. Por este motivo, em muitos casos um ajuste inferior do centelhador pode ser escolhido então com o protetor de sobretensão tipo K. Durante a operação do centelhador, o capacitor é exposto a altas sobretensões devidas às disrupções repetitivas sob alta tensão e a descargas repetidas. O valor de pico da corrente de carga deve ser limitado a 50 vezes o valor eficaz de corrente do capacitor. Ver, entretanto, 7.6.3.
7.6.2.3 Proteção de sobretensão tipo M O resistor não linear é permanentemente conectado nos terminais dos capacitores. Quando o banco é operado com corrente nominal de carga, uma dada corrente de baixa magnitude passa pelo resistor não linear. No caso de uma falta à linha considerada, o capacitor série torna-se automaticamente reinserido quando a falta desaparece. Mesmo durante essa falta, o capacitor série exerce um certo efeito de compensação. Por esta razão, em muitos casos, um baixo Ulim pode ser considerado tanto com proteção de sobretensão tipo K quanto tipo L. Por outro lado, no evento de um curto-circuito na linha autocompensada, os disjuntores nos terminais da linha serão abertos e uma reinserção não teria sentido.
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O resistor não linear deve ser projetado para resistir às solicitações t érmicas que ocorrem durante as condições de sobrecarga de acordo com 5.3, durante as oscila ções do sistema de acordo com 7.2.1 e aquela da corrente de falta de linha máxima em uma tensão de 2 Ulim . No caso de duração prolongada de uma falta externa, isto é, devido ao mau funcionamento da proteção de linha, o resistor não linear pode ficar sobrecarregado termicamente. Também curtos-circuitos na linha compensada podem implicar correntes elevadas, o que é econômico no dimensionamento do resistor não linear. De modo a proteger o resistor não linear nesse caso, ele pode ser curto-circuitado por uma secionadora ou centelhador.
L i c e n ç a d e u s o e de descarga deve ser limitado O valor de pico da correntex para 100 vezes a correntec nominal eficaz do capacitor. l u Ver, entretanto, 7.6.3. s i v a N 7.6.2.4 Proteção de sobretensão tipo p a éa A proteção de sobretensão tipo N r um dispositivo tiristorizado. P e t Existem dois modos de operação: r o b - tipo N1: onde o dispositivo tiristorizado se mant ém r á curto-circuitado após a primeira igni ção es durante o S tempo total de falta. O valor Ulim e a corrente de . A descarga podem ser escolhidos como no caso da . proteção tipo K;
- tipo N2: onde o dispositivo tiristorizado se recupera após cada sobretensão. O valor Ulim e a corrente de descarga podem ser escolhidos como no caso da proteção tipo L.
7.6.3 Circuitos de amortecimento para corrente de descarga A taxa de amortecimento da corrente de descarga deve ser tal que a corrente decaia em poucos milissegundos, de maneira a não sobrecarregar os fusíveis. A relação entre as amplitudes da segunda e da primeira correntes de descarga de mesma polaridade é usualmente escolhida na faixa de 0,4 a 0,5, mas valores até 0,7 podem ser usados. A taxa de amortecimento escolhida deve ser combinada entre o fabricante e o comprador. Para todos os tipos de proteção contra sobretensão, outros fatores (tal como a capacidade de corrente de descarga do disjuntor de derivação) podem limitar o valor da corrente de descarga a um nível inferior aos valores indicados em 7.6.2. Em tais casos, uma corrente inferior deve ser aplicada ao ensaio de descarga (ver 6.15). Por outro lado, se todos os componentes no circuito de descarga o permitirem, correntes mais elevadas de descarga podem ser permitidas e a corrente aplicada durante o ensaio de corrente de descarga pode ser aumentada proporcionalmente. Estes casos especiais devem ser acordados entre o fabricante e o comprador.
7.6.4 Outros dispositivos Para grandes bancos de capacitores, um interruptor de by-pass (disjuntor ou seccionadora sob carga) é utilizado para curto-circuitar o capacitor no caso de opera çã o prolongada do dispositivo de proteção contra sobretensões ou no caso de sobretensão prolongada insuficiente para fazer o centelhador operar. Tais sobretensões podem ser produzidas por sobrecargas ou por oscilações sub-
síncronas no sistema (ver 7.8). A corrente de descarga através do interruptor, quando fechado a 2 Ulim , deve ser limitada ao nível recomendado para a proteção de sobretensão em 7.6.2. O interruptor de by-pass deve suportar as solicitações que ocorrem quando da manobra do capacitor e devido cuidado deve ser tomado para o risco de reacendimento de arco. Para inspeção e manutenção de grandes bancos, seccionadoras devem ser previstas para desligar o banco sem desligamento da linha. Para evitar aumento de tensão sustentada em partes do banco devido a falha do dielétrico, ou descargas disruptivas externas, proteção de desbalanço para cada banco ou módulo pode ser usada. Desde que alguns tipos de falhas para a plataforma isolada da terra n ão podem ser detectadas tanto por uma proteção de desbalanço quanto pelos relés de proteção da linha, uma prote ção adicional contra falta para a plataforma pode ser utilizada.
7.6.5 Diagramas unifilares típicos Alguns exemplos de diagramas unifilares estão mostrados no anexo B.
7.7 Escolha do nível de isolamento 7.7.1 Casos normais O n ível de isolamento de um banco de capacitores série deve ser escolhido de acordo com aquele do sistema ao qual será ligado, de acordo com 5.1. Uma distinção clara deve ser estabelecida entre o nível de isolamento da fase do banco, do segmento e das unidades capacitivas. As seguintes possibilidades devem ser consideradas: - o nível de isolamento das unidades, baseado na tensão mais elevada que pode ocorrer entre os terminais e a caixa de qualquer unidade do banco, não é inferior à da fase do banco. Isolaçã o adicional (externa às unidades) não é necessária;
L i c e n ç a d e - o nível de isolamento das unidades é inferior à fase u do banco. Isolaçãs o extra (externa à unidade), em o relação à terra, é necessária às estruturas suportes e que n ã o est ã o diretamente aterradas, e entre x c unidades ligadas em série, houver. A não ser que l u se a distribuiçã o de tensãos entre as unidades seja i v conhecida, toda isolação externa deve corresponder a do banco. ao nível de isolamento da fase Se, entretan p a to, a distribuição de tensão for r conhecida, tensões a de ensaio devem ser escolhidas conforme 5.1. P e t r Algumas partes do circuito de amortecimento t êm, em o b condições normais de operação, uma tensãor muito baixa á atravé s de seus terminais e estruturas envolventes. s ões Quando o dispositivo de proteção contra sobretens S . A opera, estas partes podem ficar submetidas a grandes . surtos de tensã o, os quais devem ser considerados quando da determinação do seu nível de isolamento. Ver nota de 5.1.4.
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7.7.2 Altitudes acima de 1 000 m Os níveis de isolamento escolhidos de acordo com 5.1 podem ser bastante baixos para o isolamento externo em uma altitude acima de 1 000 m (ver 4.1). O comprador deve, neste caso, especificar ao fabricante qual o n ível de isolamento necessário, quando referido às condições normais de ensaio. Os requisitos de 5.1 são ainda válidos, mas para o novo nível de isolamento especificado.
7.8 Fenômenos perturbatórios 7.8.1 Geral A freqüência natural de um sistema que contém um grande banco de capacitores série é geralmente inferior à freqüência nominal. Isto possibilita a ocorrência do fenômeno de ressonância em uma freqüência subsíncrona sob certas condições. Como a probabilidade de ocorrência de tal fenômeno depende de muitas variáveis, cada caso deve ser estudado separadamente.
7.8.2 Ferro-ressonância Devido aos efeitos de saturação no aço, a corrente de inrush pode dar início a oscilaçõ es ressonantes sustentadas em uma freqüência sub-harmônica. Este fenômeno pode ocorrer quando um transformador em vazio ou um reator de derivação for chaveado em um sistema com compensação série durante carga leve, particularmente após rejeição de carga.
cia natural do sistema. Uma corrente de ressonância pode aparecer excitando o motor que se comportará como um gerador assíncrono quando sua velocidade correspondente à ressonância for excedida.
. A . S 7.8.4 Ressonância subsíncrona s á r A ressonância subsíncrona é um fenô b meno de oscilação oncia subsíncrona, üê eletromecânica do eixo, em uma freq r t e série e grande(s) o qual pode ocorrer entre um capacitor P turbo-gerador(es). a r a p 7.8.5 a v Hunting significa variaçõ i es periódicas sustentadas da s u Hunting pode ocorrer entre velocidade síncrona do l rotor. c geradores diferentes x ou entre gerador e máquinas síncronas em momentos e de mudanças súbitas de carga. o s u periódica 7.8.6 Carga de variação e dperiodicamente, as flutuações de tensão Se a carga varia a ç podem ser amplificadas pelo capacitor série. Tal situação n pode ser e encontrada, por exemplo, quando um grande c acionando uma serra que apresenta um i motor estiver L torque de variação periódica. Hunting
7.8.7 Proteção do sistema por relés Deve ser prestada atenção ao fato de um capacitor série poder perturbar o funcionamento de rel és usados na proteção do sistema, especialmente os de impedância.
7.8.8 Atenuação de onda portadora 7.8.3 Auto-excitação de motores Durante a partida de um motor assíncrono, sua indutância aumenta e a freqüência da corrente do rotor diminui. A certa velocidade, esta freqüência torna-se igual à freqüên-
. A . S s á r b o r t e P a r a p a v i s u l c x e o s u e d a ç n e c i L
Bancos de capacitores série podem aumentar a atenuação dos sinais de transmissão na linha de onda portadora, dependendo da localização e dos parâmetros dos circuitos de amortecimento.
/ANEXO A
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Anexo A (normativo) Requisitos de ensaio e guia de aplicação para fusíveis externos e unidades para atuarem externamente como fusíveis em capacitores série A.1 Introdução
L i c e n ç Nã o existe norma a IEC para fusíveis externos para proteção de capacitores série. Entretanto, a IEC 549 pode d e ência, ser usada como refer desde que devidamente apliu cada. Por exemplo, a sele o da tensão e corrente nomis o çãser nais para o fusível deve baseada na sobrecarga e permissível conforme 5.3x e no seu comportamento às correntes nos capacitores sc rie. él u s i A.2 Objetivo v a p O objetivo deste anexo é: a r a P - fixar requisitos relativos aos ensaios e ao desempee nho dos fusíveis externos; t r o b os fusíveis - prover um guia de aplicaçõ es parar á s externos. S . A A.3 Definições . Este anexo aplica-se a fusíveis externos usados com capacitores série.
criada. Para um fusível externo, o qual não se desconecte fisicamente após sua operação, os requisitos de distância de escoamento (ver 5.2) também se aplicam.
A.4.7 Para um fusível externo equipado com um dispositivo que o desconecte fisicamente após sua operação, e/ou para um fusível externo que expulse gases (ou outros materiais) durante sua operação, as condições de isolamento em conjunto com o banco também devem ser consideradas durante o período de operação, as condições de isolamento em conjunto com o banco.
A.5 Ensaios A.5.1 Ensaios nos fusíveis Ver IEC 549.
A.5.2 Ensaios de tipo na caixa do capacitor Em estudo.
A.6 Guia para a coordenação de proteção por fusíveis
Ver 3.11 e IEC 549.
A.6.1 Geral
A.4 Requisitos de desempenho
Cada fusível é conectado em série com uma unidade ou grupo de unidades, nos quais o fusível é projetado para isolar, se uma unidade vier a falhar.
A.4.1 Os requisitos de desempenho para os fusíveis devem ser, em princípio, de acordo com a IEC 549, mas adequadamente aplicados no caso dos capacitores série. A.4.2 Os fusíveis externos devem operar satisfatoriamente à tensão de 0,5 Un a Ulim . A.4.3 Os fusíveis externos têm que suportar sobrecorrentes de acordo com 5.3 e as condições que prevaleceram sob o ensaio de estabilidade térmica conforme 6.11. O fusível projetado para uma unidade deve estar no circuito (e em um invólucro térmico) durante o ensaio de estabilidade térmica, ou então o fusível deve ter seus ensaios de tipo realizados separadamente sob condições iguais ou mais severas.
A.4.4 Os fusíveis externos devem suportar as correntes encontradas no ensaio de corrente de descarga, conforme 6.15. O fusível escolhido para uma unidade deve estar no circuito durante o ensaio de corrente de descargas, ou então o fusível deve ter seus ensaios de tipo realizados separadamente sob condições iguais ou mais severas.
A.4.5 Os fusíveis externos para grupo de unidades capacitivas devem ter seus ensaios de tipo realizados separadamente sob condições iguais às descritas anteriormente nesta subseção A.4. As condições elétricas para os fusíveis devem ser tais como se o grupo completo de unidades com fusível estivesse sendo ensaiado.
A.4.6 Após a operação de um fusível externo, os requisitos do nível de isolamento (ver 5.1) aplicam-se ou para o fusível no seu todo, ou para a distância de isolamento
NOTAS 1 Dependendo do arranjo de fase do banco e das conexões internas da unidade, a corrente devida à falha através da unidade sob falta, acrescida da corrente devida à energia armazenada nas unidades conectadas em paralelo com a unidade sob falta, é usualmente não suficiente para operar o fusível, a menos que vários dos elementos da unidade sob falta conectados em s érie, tenham falhado. De maneira a garantir que o fus ível irá operar e isolar por completo a unidade sob falta, o fus ível deve ser dimensionado de modo que opere quando submetido isoladamente a uma sobrecorrente na freqüência nominal, resultante da metade da corrente de linha especificada, que fluir á através da unidade parcialmente curto-circuitada.
L i c e n ç a d e u s o e x c 2 A operação de um ou mais fus íveis causará uma mudança na l u s distribui ção de tensão dentro da fase do banco. A tens ão através i v das unidades boas n ão deve exceder o valor correspondente a a 5.3 nem ter uma duração que supere p o valor definido em 5.3. A menos que arranjos sejam feitos para a desconectar o banco e r a do banco devem ser atender a este requisito, todas as unidades dimensionadas apropriadamente para aP mais severa das e t condições resultantes da desconex ão de unidades devido à r o operação de fusível(eis). b r á 3 Para unidades com elementos conectados em ss érie, a falha S de um elemento causa altera ções na distribuição interna . A çãdao tensão do banco e da unidade, o que ocorre antes da opera . do fusível. Estas altera ções de tensão devem ser também consideradas com relação banco.
à operação seqüencial da proteção do
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A.6.2 Seqüência de proteção
A.7.2 Fusíveis não limitadores de corrente
A proteção de um banco de capacitores série deve operar seqüencialmente. Normalmente o primeiro passo é a operação do fusível da unidade (grupo). O segundo passo é a operação da proteção do banco (por exemplo, proteção de balanço). O terceiro passo pode ser a prote ção do circuito.
Os fusíveis não limitadores de correntes são usualmente do tipo expulsão, com elos fusíveis renováveis. Eles têm pouca ou nenhuma ação limitadora de corrente seja para a corrente à freqüência nominal seja para a corrente de descarga da energia armazenada.
NOTAS 1 Dependendo do tamanho do banco, do projeto do rel é de proteção, etc., todos esses passos podem n ão ser necessariamente usados em todos os bancos de capacitores s érie. 2 Em grandes bancos, um estágio de alarme pode ser também usado. 3 A menos que o fus ível sempre opere como resultado de descarga de energia dentro da faixa de tensão de 0,5 2 Un a 2 Ulim , o fabricante deve fornecer a caracter ística tempo x corrente e a tolerância do fusível. 4 Em alguns casos, a prote ção de desbalanço é mais sensível que os fusíveis, implicando a opera ção do fusível somente, por exemplo, quando ocorre descarga através da bucha ou completo colapso do diel étrico da unidade. Nestes casos, a prote ção de desbalan ço é a principal e o(s) fus ível(s) age(m) como proteção de retaguarda.
A.7 Escolha dos fusíveis A.7.1 Geral Ao selecionar fusíveis, considerações devem ser feitas para minimizar a probabilidade de ruptura da caixa da unidade na ocorrência de uma falha de um capacitor, fazendo-se uso dos melhores dados e crit é rios disponíveis. Os dados e os critérios empregados devem ser acordados entre fabricante e comprador. Estas considerações referem-se à sobrecorrente à freqüência nominal, assim como à energia armazenada nas unidades em paralelo com a unidade sob falta. Cuidados devem ser tomados na seleção dos fusíveis em razão das condições elétricas e térmicas a eles impostas, pelo fato de serem parte integrante dos ensaios de tipo (ver 6.11 e 6.15).
. A . S s á r b o r t e P a r a p a v i s u l c x e o s u e d a ç n e c i L
. A S . s á r b o em paralelo A energia total armazenada nas unidades r t com a unidade sob falta deve ser e inferior àquela que o P fusível pode descarregar sem explodir e inferior à ne a cessária para causar a explos r ão na unidade sob falta a (ver A.7.1). p a vser usado quando as so i Este tipo de fusível pode s unominal, as quais podem ser brecorrentes à freqüência l c supridas pela unidade xsob falta, são suficientemente e baixas. o s u de corrente A.7.3 Fusíveis limitadores e d Este tipo de a fusível limita a sobrecorrente à freqüência ç inferiores ao presumido e reduz a nominal a valores n corrente a e zero antes da passagem pelo zero da corrente c normal. i Um fusível limitador de corrente, adequadamente L selecionado, descarregará somente uma parte da energia armazenada disponível, para a unidade sob falta. A quantidade de energia que passará pelo fusível deve ser inferior à necessária para causar a explos ão na unidade sob falta. Os fusíveis limitadores de corrente devem ser usados quando tanto a sobrecorrente à freqüência nominal quanto a máxima energia armazenada nas unidades em paralelo com a unidade sob falta forem tão elevadas a ponto de causar a explosão de um fusível expulsão ou de um capacitor sob falta. Os fusíveis limitadores adequadamente selecionados não impõem limites superiores à energia armazenada disponível para uma unidade sob falta.
A.8 Informações necessárias para o usuário dos fusíveis Para que seja possível escolher o fusível correto para cada aplicação, podem ser necessárias as informações dadas na IEC 549.
/ANEXO B
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Anexo B (informativo) Alguns exemplos de diagramas de conexão de fase de bancos ou segmentos São mostradas abaixo, a título de exemplo, algumas combinações possíveis do banco, segmento e tipo de protetor.
L i c e n ç a d e u s o e x c l u s i v a p a r a P e t r o b Figura B.1 - Fase de um banco de potência nominal da r á ordem de 300 kvar s S . A .
Figura B.2 - Fase de um banco de potência nominal da ordem de 2 Mvar
L i c e n ç a NOTA - O centelhador age neste caso como prote ção de retaguarda para o resistor n ão linear. d e Legenda: u 1 - capacitor s o 2 - centelhamento (tipo K ou L) e 3 - resistor não linear (tipo M) x 4 - válvula de tiristores (tipo N) c l u 5 - disjuntor ou chave de manobra em carga s 6 - disjuntor i v a 7 - resistor de amortecimento p 8 - resistor de amortecimento a r 9 - reator de amortecimento a 10 - reator de descarga (se existir) P e 11- transformador de potencial t r 12 - transformador de corrente o b 13 - selecionador de by-pass r á 14 - selecionador s 15 - plataforma (isolada da terra) S . A . NOTA - O resistor de amortecimento (7) pode ser eliminado se o reator (9) tiver um baixo valor de potência. Figura B.3 - Fase de um banco ou segmento de potência maior que 10 Mvar /ANEXO C
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Anexo C (informativo) Precauções para evitar a poluição ambiental através de bifenilas policloradas (PCB) O manuseio e o descarte de líquidos isolantes à base de bifenilas policloradas (PCB) sem as necessárias precauções podem causar a poluição ambiental. Além disso, quando um capacitor impregnado com PCB é sujeito acidentalmente ao aquecimento através de fogo ou arco, substâncias tóxicas podem se formar no processo de combustão, as quais podem poluir áreas adjacentes ao capacitor.
. A . S s á r b o r t e P a r a p a v i s u l c x e o s u e d a ç n e c i L
. A S . s á r b o r çõ t e P a çã r í a p a v i s u /Índice alfabético l c x e o s u e d a ç n e c i L
Em alguns países, as características do PCB usado na impregnação de capacitores e os métodos empregados em seu manuseio e destruição (ver 5.9.1) são controlados por leis ou códigos de procedimento. NOTA - A NBR 8371 estabelece orienta es para o manuseio, acondicionamento, rotulagem, armazenamento, transporte, procedimentos para equipamentos em opera o e os limites de teor de PCB no l quido isolante.
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Índice alfabético Altitude .................................................................................................................................................................. 4.1.1 Altitudes acima de 1 000 m .................................................................................................................................... 7.7.2 Ambiente com temperatura do ar elevada .............................................................................................................7.4.2 Atenuação de onda portadora ............................................................................................................................... 7.8.8 Auto-excitação de motores .................................................................................................................................... 7.8.3 Capacit ância .........................................................................................................................................................7.3 Carga de variação periódica ................................................................................................................................. 7.8.6 Categorias de temperatura ambiente ...................................................................................................................4.1.2 Circuitos de amortecimento para corrente de descarga ........................................................................................7.6.3 Classificação dos ensaios .....................................................................................................................................6.4 Condições de ensaio .............................................................................................................................................6.2 Condições especiais ............................................................................................................................................. 7.5 Condições especiais de funcionamento ............................................................................................................... 4.2 Condições normais de funcionamento ..................................................................................................................4.1 Conexão com a unidade capacitiva ....................................................................................................................... 5.6 Correntes de serviço ..............................................................................................................................................5.3 Corrente nominal ................................................................................................................................................... 7.2.1 Definiçõ es ..............................................................................................................................................................3 Determinação da tensão de ensaio entre terminais .............................................................................................. 6.3 Diagramas unifilares típicos .................................................................................................................................. 7.6.5 Dispositivo de proteção e manobras ..................................................................................................................... 7.6 Dispositivos de descarga ....................................................................................................................................... 5.5 Distância de escoamento ......................................................................................................................................5.2 Ensaio de corrente de descarga (ensaio de tipo)................................................................................................... 6.15 Ensaio de durabilidade (ensaio especial) .............................................................................................................6.4.4 Ensaio de estabilidade térmica (ensaio de tipo) .................................................................................................... 6.11 Ensaio de estanqueidade (ensaio de rotina) ......................................................................................................... 6.10 Ensaio de operação a frio (ensaio de tipo) ............................................................................................................. 6.14 Ensaio de tensão aplicada entre terminais (ensaio de rotina) ...............................................................................6.7 Ensaio de tensão aplicada entre terminais e caixa em corrente alternada (ensaio de rotina) ...............................6.8 Ensaio de tensão suportável de impulso atmosférico entre terminais e caixa (ensaio de tipo).............................. 6.13 Ensaio de tensão suportável nominal entre terminais e caixa, em corrente alternada (ensaio de tipo)................. 6.12 Ensaios ..................................................................................................................................................................6 Ensaios de recebimento ........................................................................................................................................ 6.4.3 Ensaios de rotina ................................................................................................................................................... 6.4.1 Ensaios de tipo ...................................................................................................................................................... 6.4.2 Escolha da corrente e tensão nominais ................................................................................................................ 7.2 Escolha do nível de isolamento ............................................................................................................................. 7.7 Exemplos de diagramas de conexão de fase de bancos ou segmentos ...............................................................Anexo B Fenômenos perturbatórios ....................................................................................................................................7.8 Ferro-ressonância ................................................................................................................................................. 7.8.2 Fusíveis de capacitores ......................................................................................................................................... 7.6.1 Guia para seleção das características nominais, instalação e operação ..............................................................7 Hunting ..................................................................................................................................................................7.8.5 Instalaçã o .............................................................................................................................................................. 7.4.1 Isolamento através da fase (banco monofásico) ...................................................................................................5.1.4 Isolamento para a terra e entre fases (bancos monofásicos) ................................................................................. 5.1.3 Medição da capacitância (ensaio de rotina) .......................................................................................................... 6.5 Medição da resistência ôhmica do dispositivo interno de descarga (ensaio de rotina) .........................................6.9 Medições do fator de perdas (ensaio de rotina) ..................................................................................................... 6.6 Objetivo .................................................................................................................................................................. 1 Outros dispositivos ................................................................................................................................................ 7.6.4 Outros requisitos de segurança ............................................................................................................................. 5.8 Placa de advertência da unidade ..........................................................................................................................5.9.1 Placa de advertência do banco .............................................................................................................................. 5.10.1 Placa de identificação da unidade ......................................................................................................................... 5.9 Placa de identificação do banco ............................................................................................................................ 5.10 Precauções para evitar a poluição ambiental através de bifenilas policloradas (PCB).........................................Anexo C Proteção de sobretensão ....................................................................................................................................... 7.6.2 Proteção do ambiente ............................................................................................................................................5.7 Proteção do sistema por rel és ................................................................................................................................ 7.8.7 Referências normativas ......................................................................................................................................... 2 Requisitos de ensaios e guia de aplicação para fusíveis externos e unidades para atuarem externamente como fusíveis em capacitores série ....................................................................................................................... Anexo A Requisitos específicos ...........................................................................................................................................5
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NBR 8763:1998
Requisitos gerais ...................................................................................................................................................4 Ressonância subsíncrona ................................................................................................................................... 7.8.4 Sobretensões transitórias .................................................................................................................................... 5.4 Temperatura de operação ................................................................................................................................... 7.4 Tensão nominal ................................................................................................................................................... 7.2.2 Tensões de ensaio .............................................................................................................................................. 5.1 Tensões de ensaio de unidades capacitivas ....................................................................................................... 5.1.2 Tolerância da capacitância .................................................................................................................................. 6.5.2/7.3.1 Valores normalizados .......................................................................................................................................... 5.1.1 Variação da capacitância com a temperatura ...................................................................................................... 7.3.2
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