Como Dimensionar Chaves Seccionadoras para Subestações
Passo 1: Como definir a classe de tensão da chave seccionadora?
O primeiro parâmetro é a classe de tensão nominal (Ur), que deve ser igual ou superior à tensão máxima do sistema. Atenção: a tensão nominal do sistema (ex.: 13,8kV) é diferente da tensão máxima de operação — a IEC 62271-1 define a tensão máxima de equipamentos como 1,05 vezes a tensão nominal, portanto um sistema de 13,8kV exige equipamentos com Ur ≥ 14,49kV. A classe padronizada imediatamente acima é 17,5kV. As classes completas para média tensão são: 7,2kV (sistemas até 6,9kV), 12kV (até 11,5kV), 17,5kV (até 15kV — abrange 13,8kV), 24kV (até 22kV) e 36kV (até 34,5kV).
A cada classe de tensão corresponde um Nível Básico de Isolamento por Impulso (NBI) mínimo: 60kVp para 7,2kV, 75kVp para 12kV, 95kVp para 17,5kV, 125kVp para 24kV e 170kVp para 36kV. Esse NBI define a tensão suportável a impulso atmosférico (1,2/50µs) que o equipamento deve resistir sem falha dielétrica. Em regiões com alta incidência de descargas atmosféricas, pode ser necessário especificar um NBI superior ao mínimo normativo.
Passo 2: Como definir corrente nominal e corrente de curto-circuito?
A corrente nominal (Ir) deve ser igual ou superior à corrente máxima do circuito em regime permanente, incluindo margem de pelo menos 25% para crescimento futuro. Os valores padronizados pela IEC são: 200A, 400A, 630A, 800A, 1.250A, 2.000A e 4.000A. Para circuitos com alta harmônica (alimentação de inversores ou fornos a arco), o aquecimento adicional dos contatos deve ser considerado e a margem elevada para 40% ou mais.
A corrente suportável de curto-circuito de curta duração (Ik) é o parâmetro que define a robustez mecânica e térmica da chave durante uma falta. Deve ser igual ou superior à corrente de curto-circuito presumida trifásica no ponto de instalação. Valores típicos em subestações industriais brasileiras: 12,5kA, 16kA, 20kA, 25kA, 31,5kA e 40kA por 1 segundo. O tempo de curta duração padrão é 1 segundo — para disjuntores com tempo de atuação inferior a 0,5s, pode-se aceitar Ik por 3 segundos e converter com a fórmula I²t = constante.
Passo 3: NBI, altitude e temperatura — fatores de correção
O nível de isolamento (NBI) e a corrente nominal são valores garantidos sob condições de referência: altitude ≤ 1.000m, temperatura ambiente entre -5°C e +40°C, e umidade relativa ≤ 95%. Para instalações fora dessas condições, a IEC 62271-1 define fatores de correção. Em altitudes superiores a 1.000m, a densidade do ar diminui e a rigidez dielétrica reduz — o fator de correção do NBI é de -1,25% por 100m acima de 1.000m. Uma instalação a 2.000m de altitude deve ter chaves com NBI 12,5% superior ao mínimo normativo.
Para temperatura ambiente acima de 40°C, a corrente nominal deve ser reduzida. Como regra prática, reduza a corrente nominal em 1% para cada grau acima de 40°C. Uma instalação em ambiente com temperatura máxima de 55°C deve usar a chave com corrente nominal 15% acima da corrente máxima do circuito. A Sarel disponibiliza as tabelas de derrating completas nos datasheets individuais de cada modelo.
Passo 4: Acessórios, intertravamento e tipo de acionamento
Após definir os parâmetros elétricos, o dimensionamento inclui a seleção de acessórios. O tipo de acionamento depende do layout da subestação: acionamento frontal direto (alavanca AC ou manopla), acionamento por vara de manobra (para chaves em posições elevadas), comando rotativo frontal (via engrenagem, para operação ergonômica sem esforço) ou acionamento motorizado (para telecomando). Cada acessório é compatível com modelos específicos — consultar a tabela de compatibilidade no catálogo Sarel.
O intertravamento mecânico entre a chave seccionadora e a chave de aterramento (disponível nos modelos SALT, SRALT e similares) impede fisicamente que as duas chaves estejam simultaneamente fechadas — eliminando o risco de curto-circuito acidental durante manobras. Em subestações com múltiplos cubículos, o intertravamento elétrico entre chaves de cubículos adjacentes pode ser implementado com os contatos auxiliares CA disponíveis como acessório.
Perguntas Frequentes
Qual a margem recomendada para corrente nominal?
Mínimo de 25% acima da corrente máxima prevista. Para circuitos com harmônicas elevadas (inversores, fornos), recomenda-se 40%. Considerar também os fatores de correção por temperatura ambiente — acima de 40°C, aplicar redução de 1% por grau acima do limite.
Como calcular a corrente de curto-circuito no ponto de instalação?
A corrente de curto-circuito presumida é fornecida pela concessionária de energia no ponto de entrega. Para pontos dentro da instalação, calcula-se somando as impedâncias do transformador e dos cabos até o ponto de instalação. O engenheiro elétrico responsável pelo projeto da subestação deve fornecer esse valor no diagrama unifilar.
Posso instalar a chave seccionadora em qualquer posição?
Os modelos de chave seccionadora Sarel são projetados para montagem em posição vertical (eixo de rotação horizontal), que é a posição padrão para uso em cubículos. Instalações em posição inclinada ou horizontal requerem consulta ao departamento técnico Sarel, pois podem afetar o desempenho do mecanismo de operação e dos intertravamentos.