Uma corrente de falha é um fluxo não intencional, não controlado, de corrente elevada através de um sistema eléctrico. As correntes de falha são causadas por curtos-circuitos de impedância muito baixos. Estes podem ser curtos-circuitos à terra ou através de fases. O alto fluxo de corrente resultante pode resultar em superaquecimento de equipamentos e condutores, forças de excesso e, às vezes, até mesmo arcos graves, explosões e explosões. As causas de falhas incluem coisas como descargas atmosféricas, animais, sujeira e detritos, ferramentas derrubadas, corrosão e erro humano.

Cálculos de corrente de defeito são baseados na Lei de Ohm em que a corrente (I) é igual à tensão (V) dividida pela resistência (R). A fórmula é I = V/R. Quando há um curto-circuito a resistência torna-se muito pequena, e isso significa que a corrente se torna muito grande.

Se a resistência fosse zero, então a corrente de falha calculada iria para o infinito. No entanto, mesmo o fio de cobre tem alguma resistência; não é um condutor perfeito. A determinação da corrente de defeito envolve saber a resistência total desde a fonte de alimentação até à localização do defeito.

Cálculos de corrente de defeito são necessários

Conhecer a corrente de defeito disponível é importante ao seleccionar os dispositivos de protecção, no entanto, também é necessária por código. O National Electric Code (NEC) 110.24(A) declara:

“Os equipamentos de serviço em outras unidades que não sejam residenciais devem ser marcados de forma legível no campo com a corrente de falha máxima disponível. A(s) marcação(ões) de campo deve(m) incluir a data em que o cálculo da corrente de falha foi realizado e ser de durabilidade suficiente para suportar o ambiente envolvido.”

Isto significa que deve haver etiquetas instaladas no campo do equipamento elétrico, como equipamentos de entrada de serviço, que forneçam a corrente de falha de curto-circuito disponível. Isto permite que a corrente de curto-circuito (SCCR) do equipamento seja facilmente comparada com a corrente máxima disponível de falha.

A qualquer momento que houver uma mudança no equipamento, o cálculo da corrente de falha deve ser refeito. Isto é especificado em NEC 110.24(B):

“Quando ocorrem modificações na instalação elétrica que afetam a corrente máxima disponível de falta no serviço, a corrente máxima disponível de falta deve ser verificada ou recalculada conforme necessário para garantir que as classificações do equipamento de serviço sejam suficientes para a corrente máxima disponível de falta nos terminais de linha do equipamento. A(s) marcação(ões) de campo requerida(s) em 110.24(A) deve(m) ser ajustada(s) para refletir o novo nível de corrente máxima disponível de falha”

Tipos de Falhas

Em um sistema elétrico existem vários tipos de possíveis falhas:

• Um curto-circuito que resulta no desvio da corrente da carga normal.
• Uma “falha à terra” em que a corrente flui para a terra.
• Em sistemas trifásicos pode haver um curto-circuito entre uma ou mais fases. Este tipo de falha normalmente cria as correntes de falha mais altas.

O quarto tipo de falha, uma falha em circuito aberto, não gera uma corrente de curto-circuito. Uma falha em aberto resulta da interrupção involuntária da corrente.

Os sistemas de proteção precisam evitar danos ao equipamento e proteger as pessoas em todas as situações acima. Isso significa que os cálculos da corrente de falha devem ser feitos para que os dispositivos de proteção apropriados possam ser selecionados.

Falhas com parafusos vs. Falhas de arco

Uma falha elétrica pode ser uma falha com parafusos ou uma falha de arco.

Em uma falha com parafusos há uma conexão sólida. Isto permite que a corrente da falha flua através de um condutor. Este tipo de falha pode acontecer quando um instalador se conecta a uma fonte de energia à terra, ao invés de ao ponto onde deveria ser conectado. Quando a energia é ligada, haverá uma falha imediata aparafusada que dispara o dispositivo de proteção. Como o fluxo de corrente foi contido, os danos são tipicamente limitados. Entretanto, uma falha aparafusada cria as correntes de falha mais altas.

Uma falha de arco resulta quando não há uma conexão sólida, mas os condutores se aproximam o suficiente para que a corrente salte através da fenda criando um arco. O arco inicial ioniza o ar criando um plasma que permite que o fluxo de corrente aumente rapidamente e seja sustentado, resultando em um flash ou explosão de arco. Quando um flash de arco é possível, então cálculos de corrente de defeito devem ser feitos para determinar limites de proteção seguros e EPIs necessários, bem como para fornecer as informações necessárias para as etiquetas de flash de arco que devem ser instaladas além das etiquetas de corrente de defeito NEC 110,24 necessárias.

Falhas trifásicas

IEC 60909 “Correntes de curto-circuito em sistemas trifásicos” fornece o método de cálculo aceite para correntes de falha trifásicas.

Uma falha num sistema trifásico pode ser simétrica (equilibrada) ou não simétrica (desequilibrada). Em um defeito simétrico, todas as três fases são igualmente afetadas. No entanto, isto raramente acontece. A maioria dos defeitos trifásicos são assimétricos, o que torna mais difícil fazer o cálculo da corrente de defeito.

Fontes de Conteúdo

Antes de se poder fazer um cálculo da corrente de defeito, todas as possíveis fontes de corrente devem ser identificadas. Isto pode incluir algumas fontes de corrente que podem não ter sido consideradas. Existem quatro fontes possíveis de corrente de falha de curto-circuito:

• Geradores eléctricos no local: Estes estão próximos e a corrente de defeito é limitada apenas pela impedância do próprio gerador e do circuito eléctrico.
• Motores síncronos: um motor síncrono é um motor CA em que a velocidade do motor é proporcional à frequência da energia eléctrica. Quando a potência falha, como acontecerá se houver um curto-circuito, a inércia da carga mecânica sobre o motor continuará girando o motor. O motor então atuará como um gerador fornecendo corrente, e isto contribuirá para a corrente total que flui para a falha.
• Motores de Indução: este tipo de motor também se tornará um gerador caso haja uma falha de curto-circuito em algum outro lugar do sistema. Entretanto, a corrente de falha gerada por um motor de indução durará apenas alguns ciclos. A corrente será aproximadamente igual à corrente de partida do rotor bloqueado do motor.
• Sistema de utilidades elétricas: a maior parte da corrente de falha normalmente vem da utilidades elétricas. O nível da corrente de curto-circuito dependerá de:
• a tensão e impedância secundária do transformador
• a impedância dos geradores
• a impedância do circuito do transformador para o curto-circuito.

Para simplificar o cálculo da corrente de defeito é assumido que todos os geradores elétricos do sistema estão em fase, e que estão operando na tensão nominal do sistema.

Bolted Three – Phase Condition

Um estudo de curto-circuito é realizado para que a corrente de defeito possa ser calculada. Isto normalmente envolve olhar para o pior cenário, que é a condição de falha trifásica aparafusada. Com base nesta situação, outra condição de falha pode ser aproximada.

A contribuição da corrente de falha dos motores no sistema é importante. Em muitos casos, os motores podem contribuir de quatro a seis vezes a corrente normal de carga total. Mesmo que a corrente tenha uma duração muito curta, é fundamental que seja incluída no cálculo da corrente de defeito.

Quando um estudo de arco voltaico está sendo feito, o cálculo da corrente de defeito deve ainda assim ser para a corrente de curto-circuito trifásica aparafusada mais alta.

Etiquetagem da corrente de defeito

Após a corrente de defeito ter sido calculada, etiquetas feitas dando a corrente de defeito de curto-circuito disponível, devem ser aplicadas ao equipamento. Se for necessária uma etiqueta com flash de arco, esta também deve ser impressa e aplicada no local apropriado. Cada etiqueta requer informação personalizada que vem do cálculo da corrente de defeito.

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