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DIMENSIONAMENTO
DE circuitos elétricos EM MÉDIA TENSÃO
1 OBJETIVO
Este
memorial de cálculo tem por objetivo apresentar os critérios utilizados no
dimensionamento de circuitos elétricos em média tensão (1 a 36,2 kV) utilizando cabos
isolados.
2 PREMISSAS ADOTADAS
-NBR-14039/2005
- Instalações Elétricas de Média Tensão 1,0 a 36,2 kV;
2.2.1 Construção
· Cabos para circuitos de média
tensão:
- isolação : PVC/
EPR / XLPE
- cobertura : PVC
/ PE
2.2.2 Temperaturas Máximas Admitidas nos Cabos
· Em regime:
- PVC: 70 0C
- EPR: 90 0C
· Em curto-circuito:
- PVC: 160 0C para cabos até
300 mm² e 1400C para cabos maiores que 300 mm²
- EPR / XLPE: 250 0C
2.2.3 Formação dos Circuitos
Alimentadores:
· Os cabos podem ser unipolares ou
multipolares.
· Classes de isolamento: 3,6/6,0 –
6/10 – 8,7/15 – 12/20 – 15/25 – 20/35 kV
2.3 CARACTERÍSTICAS DA
INSTALAÇÃO
A seleção e a instalação de linhas elétricas são definidas
pela Norma NBR-14039. As maneiras de instalar são referidas na tabela 25 da
NBR-14039.
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Critérios Utilizados DO DIMENSIONAMENTO DE
CIRCUITOS
São utilizados os seguintes critérios conforme NBR-14039:
- Capacidade de condução de corrente;
- Queda de tensão na partida e em regime
- Curto-circuito
- Sobrecarga
A capacidade de condução de corrente, em função das
diferentes maneiras de instalar, é indicada na tabela 28 a 31 da NBR 14039.
Para o cálculo da corrente nominal em alimentadores contendo
motores de indução trifásicos utiliza-se a seguinte equação:
 * FS
Onde:
P = Potência da
carga em kW
VN = Tensão nominal do circuito alimentador (kV)
cos Ø = Fator de potência
η = Rendimento do motor
FS = Fator de serviço (quando
não informado é igual a 1)
3.1.1 Fatores de Correção:
· Temperatura:
Segundo a tabela 32 da NBR 14039/05 – Fatores de correção
para temperaturas, aplica-se:
Temperatura de referência para linhas subterrâneas : 20° C
Temperatura de referência para linhas não
subterrâneas: 30 °C
· Agrupamento:
Aplicam-se as tabela 34 e 38 da NBR 14039/05 – Fatores de correção para
agrupamentos.
A queda de tensão nos circuitos é calculada pela seguinte
fórmula:
    
Onde:
· ΔV (%)=
queda de tensão percentual
· I = corrente nominal do circuito em A (para
queda de tensão em regime) ou corrente de partida (para queda de tensão na
partida)
· L = comprimento do circuito em km
· Rca =
resistência do cabo em Ω/km
· Xl =
reatância do cabo em Ω/km
·  = fator de potência (“+” para FP indutivo e “–“ para FP
capacitivo)
· Vn= tensão nominal da fonte de alimentação
Para queda de tensão em regime utiliza-se o fator de
potência em regime e a corrente nominal. Para queda de tensão na partida
utiliza-se o fator de potência de partida (quando não informado usar 0,3) e a
corrente de partida.
Conforme NBR-14039:
 
3.5 PROTEÇÃO
CONTRA CORRENTES DE SOBRECARGA
Com relação à sobrecarga a NBR-14039
cita:
A proteção de sobrecarga para média
tensão segue o princípio de coordenação entre três correntes:
· Ib = corrente de projeto
· In = corrente de ajuste
da função de sobrecarga ou sobrecorrente do relé de proteção secundário que
atuará no disjuntor de MT ou contator de MT.
· Iz = capacidade de
condução do condutor considerando os fatores de correção.
Ib ≤ Iajuste ≤ Iz x fatores de correção
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EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
Alimentador do motor
indução trifásico para um compressor de ar:
Dados:
· PN = 625 kW
(Fator de serviço 1,15)
· cos Ø = 0,88 regime
· η=0,93
· Método de instalação - Cabos
unipolares em leitos / trifólio; Além do circuito do compressor considerar
mais dois circuitos no leito. Cabos tipo EPR 90BC com conexões prensadas. O condutor de proteção será em cobre com
isolação de PVC em contato com os condutores fase.
· Temperatura ambiente = 40°C
· Distância: 200m
· cos Ø = 0,3 partida
· Ft =0,91
· Fa = 0,96
· Tensão alimentação: 2.400 V
· Método de partida = direta (Ip= 6 x
In)
· Corrente curto-circuito no
condutor: 30 kA
· Tempo de atuação da proteção: 80 ms
· Considerar como limites de queda de
tensão: 2% em regime e 5% na partida.
a) Dimensionamento
pela IN
Aplicando a equação eq.[ 1 ], temos:
IN = 212 A
· Ft =0,91
· Fa = 0,96
Escolha pela capacidade de corrente:
Cabo de cobre isolação EPR 3,6/6 kV, seção de 70mm²
(conforme tabela 28 da NBR
14039/05 – cabo 70 mm2
EPR tem capacidade de condução de 275A no modo de instalar A).
b) Cálculo da suportabilidade do cabo em relação ao curto circuito
S ³ I
x (t)¹/²
K
I = 30000 (A) – valor de Icc no painel que alimenta o
compressor
T = 0,08
(s) – considerado atuação do disjuntor em 80 ms
K = 142
S ³ 59,76
mm2
Escolha pelo curto
circuito: A seção
mínima calculada para o nível de curto circuito é 70 mm² .
c) Ajuste do relé secundário para corrente de sobrecarga
Ib = 212 A
Iz = 275 x 0,91 x 0,96 = 240,24 A
212 A ≤ Iajuste ≤ 240,25
Iajuste sobrecarga = 212 A (Iajuste
no relé)
c) Cálculo da queda de tensão na partida (considerando o
cabo de 70 mm2)
Onde:
ΔV(%) = queda de tensão percentual
Rca = 0,344 Ω/km
Xl = 0,130 Ω/km
Ip = 6
x In = 1272A (Considerando corrente de partida 6 vezes a corrente nominal)
L = 0,2 km
 = 0,3
Vn = 2400 V
ΔV (%) = 4
A queda de tensão percentual calculada na partida é de 4 %,
ficando abaixo dos 5% recomendados.
d) Cálculo da queda de tensão em regime (considerando o
cabo de 70 mm²)
Onde:
ΔV(%) = queda de tensão percentual
Rca = 0,344 Ω/km
Xl = 0,130 Ω/km
In = 212 A
L = 0,2 km
 = 0,88
Vn = 2400 V
ΔV(%) = 1,1
A queda de tensão percentual calculada em regime é de 1,1
%, ficando abaixo dos 2% solicitados.
e) Cálculo do condutor de proteção (PE)
S ³ I
x Öt_
K
I = 30000 (A) – valor de Icc do painel que alimenta o motor
T = 0,08
(s) – considerado atuação do disjuntor em 80 ms
K = 143 (tabela 41)
S ³ 59,75
mm2
Escolha pelo cálculo: 70 mm2 .
 Escolha pela tabela 44: S/2 = 70 / 2 = 35mm²
35mm²
Cabo PE escolhido: 70
mm²
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Cabos definidos
Fases:
Cabo de cobre
isolação EPR 3,6/6 kV, seção #70mm2, com blindagem eletrostática através de
fita ou malha condutora, capa de proteção em PVC.
Condutor de proteção
(PE): cabo terra #70mm² PVC 750V.
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