NR-10 e Compartimentação de Painéis Elétricos. Claudio S. Mardegan Membro Sênior do IEEE

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2 NR-10 e Compartimentação de Painéis Elétricos Claudio S. Mardegan Membro Sênior do IEEE

3 Cláudio Sérgio Mardegan é Diretor da EngePower Engenharia e Comércio Ltda, especialista em proteção de sistemas elétricos industriais e qualidade de energia, com experiência de mais de 38 anos nesta área. Já ministrou por mais de 94 vezes o treinamento de proteção e seletividade, 23 vezes o treinamento de Subestações e 9 vezes o treinamento de Qualidade de Energia, 13 vezes o treinamento de Arc Flash e 5 vezes o treinamento de partida de motores. Apresentou diversos artigos em revistas especializadas e ministrou inúmeras palestras técnicas (Conferências IEEE-IAS e IEEE-I&CPS,IEEE-ESW-Brasil, CINASE, CINAPE, NR- 10, etc). É consultor das principais empresas multinacionais e empresas corporativas. É engenheiro eletricista formado em 1980 pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá (Antiga EFEI atualmente UNIFEI). É autor do livro Proteção e Seletividade em Sistemas Elétricos Industriais, patrocinado pela Schneider. É co-autor do Guia de Normas do Setor Elétrico, É Membro Senior do IEEE e participa também dos Working Groups do IEEE para Generator s Grounding e do Buff Book (Série 3004). Neste último participa na revisão do Capítulo de Proteção de Transformadores, é Chair do Capítulo 6 Ground Fault Protection e também é Chair do Capítulo 13 Protection Coordination. É secretário do Capítulo 1 da Série 3003 (antigo Green Book Aterramento). É vice-chair de Surge Protection do IEEE e também participa dos grupos de Forensics e do DC Team do IEEE. É paper reviewer e associated editor do IEEE. Sua empresa realizaou mais de 4500 estudos.

4 A importância da Subestação A subestação é uma das partes do sistema elétrico mais importantes, pois, toda energia elétrica a ser consumida pelas cargas passa por ela, e, assim, a mesma está no caminho crítico. A sua paralisação implica na paralisação das cargas. Assim, de nada adianta se ter um processo extremamente diferenciado, máquinas de última geração, pessoal altamente qualificado e treinado, se a energia elétrica não estiver disponível, com qualidade, disponibilidade onde for necessária. Daí a importância da Operação e Controle de uma Subestação.

5 Tópicos da NR Objetivo e campo de aplicação; Medidas de Controle; Segurança em Projetos; Segurança em Montagem, Operação e Manutenção; Segurança em Instalações Elétricas Desenergizadas; Segurança em Instalações Elétricas Energizadas; Trabalhos envolvendo Alta Tensão; Habilitação, Qualificação, Capacitação e Autorização dos Trabalhadores Proteção contra incêndio e explosão; Sinalização de Segurança; Procedimentos de trabalho; Situação de Emergência; Responsabilidades; Disposições Finais. Anexo Distanciamentos de Segurança

6 Tópicos da NR-10 Objetivo Esta Norma regulamentadora estabelece os requisitos e as condições mínimas, objetivando a implementação de medidas de controle e sistemas preventivos, de forma a garantir a segurança e saúde de trabalhadores que direta ou indiretamente interajam em instalações e serviços com eletricidade.

7 NÍVEIS DE TENSÃO EXTRA / ALTA TENSÃO TENSÃO DE TRANSMISSÃO E SUBTRANSMISSÃO 750 kv 440 kv 345 kv 230 kv 138 kv 88 kv 69 kv NÃO HÁ LEGISLAÇÃO TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA DAS USINAS PARA CIDADES NBR Instalações Elétricas de Média Tensão 1 a 36,2 kv TENSÃO DE DISTRIBUIÇÃO 34,5 kv 15 kv 6,6 kv 2,3 kv TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ÂMBITO URBANO/RURAL NBR 5410 Instalações Elétricas de Baixa Tensão 50V a 1 kv BAIXA TENSÃO (TENSÕES MAIS USUAIS) / 127V 380 / 220 V 440 / 254 V 480 / 277 V 690 / 398 V RESIDENCIAL COMERCIAL INDUSTRIAL ILUMINAÇÃO MOTORES TRAÇÃO URBANA

8 NR-10 EXTRA BAIXA TENSÃO < 50 V 50V < BAIXA TENSÃO < 1000 V ALTA TENSÃO > 1 kv

9 ESTATÍSTICA DE ACIDENTES POR ARCO Com operador em frente a uma porta fechada, 10% Com operador manuseando equipamento, 65% Sem operador, 25% 65% 10% 25% Sem Presença Operador Operador Presente Porta Fechada Em manutenção

10 ESTATÍSTICA DE ACIDENTES Operação e Controle em Subestações Deve-se atentar para o fato de que não é somente roupa que importa. Distribuição das lesões por queimaduras provocadas por arco no corpo Um pouco de Estatísticas de acidentes por Arco Um relatório de pesquisa sobre investigação de Acidentes Elétricos realizado na Alemanha em 1998 pela ISSA (International Social Security Association), em 61 casos, apresentou uma estatística conforme indicado na Figura ao lado. Retirado do Paper de Hugh Hoagland da 48th Conferência Annual do IEEE-IAS, em 2012 em Louisville-KY-USA - Myths and Facts in Selection of Personnel Protective Equipment for Arc Flash Hazard Mitigation Utilizing NFPA 70E and applicable ASTM standards.

11 Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) EVOLUÇÃO DAS NORMAS DE CONJUNTO DE MANOBRAS NO BRASIL NBR 6808 IEC IEC NBR IEC /05/2003 Figura extraída da referência [1].

12 Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) DETALHES DA NORMA NBR IEC ENSAIOS DE TIPO SEGUNDO A NBR IEC A NBR IEC define os 7 ensaios seguintes: a) Limites de elevação de temperatura b) Propriedades dielétricas c) Corrente suportável de curto-circuito d) Eficácia do circuito de proteção e) Distâncias de isolamento e escoamento f) Funcionamento mecânico g) Grau de proteção Nota: Os ensaios de tipo deverão ser realizados nos protótipos do painel, de forma a garantir que todos os demais painéis fabricados com os padrões do protótipo tenham o mesmo comportamento. Figura extraída da referência [1].

13 Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) DETALHES DA NORMA NBR IEC ENSAIOS DE ROTINA SEGUNDO A NBR IEC A NBR IEC define os 4 ensaios seguintes: a) Verificação da fiação e ensaios de operação elétrica b) Ensaio dielétrico c) Verificação da proteção e continuidade elétrica do circuito de proteção d) Verificação da resistência de isolamento. Figura extraída da referência [1].

14 Figuras extraídas da referência [1]. 1 CONCEITOS BÁSICOS Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) DETALHES DA NORMA NBR IEC GRAUS DE PROTEÇÃO DO INVÓLUCRO IP XY X = REFERE-SE A CORPOS SÓLIDOS Y = REFERE-SE A CORPOS LÍQUIDOS PROTEÇÃO CONTRA CORPOS SÓLIDOS X X 0 sem proteção 1 Ø 50 mm proteg ido c ontra os corpos sólidos s uperiores a 50 mm 4 Ø 1 mm proteg ido c ontra os corpos sólidos s uperiores a 1 mm 2 Ø 12,5 mm x ~ proteg ido c ontra os corpos sólidos s uperiores a 12,5 mm 5 protegido contra pó (sem deposição nociva) 3 Ø 2,5 mm proteg ido c ontra os corpos sólidos s uperiores a 2,5 mm 6 totalmente proteg ido contra pó

15 Figuras extraídas da referência [1]. 1 CONCEITOS BÁSICOS Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) DETALHES DA NORMA NBR IEC GRAUS DE PROTEÇÃO DO INVÓLUCRO IP XY X = REFERE-SE A CORPOS SÓLIDOS Y = REFERE-SE A CORPOS LÍQUIDOS PROTEÇÃO CONTRA CORPOS LÍQUIDOS Y Y 0 sem proteção 4 protegido contra projeções de água de todas as direções 1 protegido contra quedas verticais de gotas d água (condensação) 5 protegido contra jatos de água de todas as direções 2 protegido contra quedas verticais de gotas d água de até 15 da vertic al 6 protegido contra a projeção e vagalhões de água 3 protegido contra gotas de chuva de até 60 da vertic al 7 protegido contra imersão

16 Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) DETALHES DA NORMA NBR IEC Um painel PTTA deriva obrigatoriamente de um painel TTA. Logo, não deve existir fabricante de painel PTTA, que não tenha o painel TTA. Pela explanação anterior, o fabricante tem que ter um ensaio de tipo para fazer as suas extrapolações para o painel PTTA. Os 7 ensaios de tipo devem ser de iniciativa do fabricante Quanto maior o grau de proteção de um painel mais quente fica o seu interior. Quanto mais quente o seu interior maior o tamanho do painel e consequentemente maior o custo do mesmo. Figura extraída da referência [1].

17 Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) CONJUNTOS DE MANOBRAS TTA E A NORMA NBR IEC O QUE É UM PAINEL TTA? TTA é uma sigla em inglês que significa Type Tested Assembly (conjunto testado com ensaios de tipo). Quem define o termo TTA é a norma NBR IEC NBR IEC Conjunto de Manobra e Controle em Baixa Tensão. Parte 1 Conjuntos com ensaio de tipo totalmente testados e conjuntos com ensaio de tipo parcialmente testados (PTTA). A NBR IEC define: Conjunto de manobra e controle de baixa tensão em conformidade com um tipo ou sistema estabelecidos, sem desvios que influenciem significativamente o desempenho em relação àquele conjunto típico verificado que está em conformidade com esta Norma. Figura extraída da referência [1].

18 Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) CONJUNTOS DE MANOBRAS TTA E A NORMA NBR IEC SÍNTESE PN TTA Projeto Construção PROTÓTIPO DO PN O conjunto é testado e a conformidade é verificada a partir de ensaios de tipo. Um painel TTA é um produto cuja eficácia é verificada previamente por ensaios de tipo em protótipos que asseguram que as etapas de projeto e construção atendem a requisitos pré-especificados. Figura extraída da referência [2].

19 Conjuntos de Manobra de Baixa Tensão (Painéis TTA, PTTA) CONJUNTOS DE MANOBRAS PTTA E A NORMA NBR IEC O QUE É UM PAINEL PTTA? PTTA é uma sigla em inglês que significa Partially Type Tested Assembly (conjunto parcialmente testado com ensaios de tipo). A norma NBR IEC define o termo PTTA como NBR IEC Conjunto de Manobra e Controle em Baixa Tensão. Parte 1 Conjuntos com ensaio de tipo totalmente testados e conjuntos com ensaio de tipo parcialmente testados (PTTA). A NBR IEC define: Conjunto de manobra e controle de baixa tensão contendo disposições de tipo ensaiado e disposições de tipo não ensaiado, contanto que o último é derivado (por exemplo, por meio de cálculo) de disposições de tipo ensaiado que satisfizeram os ensaios pertinentes. Figura extraída da referência [1].

20 a) NR-10 Treinamento Visto que a estatística mostra que 65% dos acidentes com arco ocorrem durante as manutenções, as primeiras e as mais importantes atitudes a serem tomadas consistem: Elaboração de APR para as atividades a serem desenvolvidas na manutenção. Realização de DDS (Diálogo Diário de Segurança) focando os pontos de maior risco. Seguir os procedimentos de desenergização Elaboração de procedimentos detalhados, passo a passo. Utilização de pessoal qualificado / habilitado para as atividades / empresas especializadas Acompanhamento dos serviços com técnico de segurança Utilizar equipamentos de categoria / classe / isolação apropriadas Executar todas as atividades com supervisão local

21 PAINÉIS ARCO RESISTENTES PAINEL A PROVA DE ARCO INTERNO E A NORMA IEC TR(*) O painel à prova de arco interno é um painel que deve suportar um arco interno de determinado valor por um determinado tempo. Nesse tempo, deve conter o arco dentro do painel. O mesmo é testado como mostrado na figura ao lado, onde bonecos de algodão são colocados a uma distância padronizada (normalmente 100 ou 300 mm) sem haja o chamuscamento do boneco de algodão. (*) Test Report

22 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT Os conjuntos de manobra devem ser dimensionados para permitirem a circulação da corrente nominal do sistema e ainda suportarem os esforços decorrentes das correntes de curto-circuito: térmico, dinâmico e de interrupção. A especificação deve estar de acordo com a norma NBR-IEC Veja exemplo. Classe da Continuidade do Serviço: dá informação sobre a continuidade de serviço do painel e a quantidade de compartimentos internos Classe do Arco Interno: dá informação se o painel foi ou não ensaiado para suportar o arco interno LSC2B PM IAC AFLR Classe da Compartimentação: dá informação sobre o tipo de material utilizado nas divisões, compartimentos internos e guilhotinas Classe da Acessibilidade: dá informação sobre a acessibilidade permitida ao redor do painel; em que lados do painel as pessoas podem circular, de forma segura, quando ocorre um arco interno

23 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT A primeira classe ou designação dá informação sobre a conveniência de intervenção, em caso de uma manutenção ser necessária. Utiliza-se o termo LSC (Loss of service continuity). A norma prevê duas designações possíveis: LSC2: perda da continuidade de serviço tipo 2 Todos os painéis que tem outros compartimentos, além do compartimento de barramentos são do tipo LSC2 LSC1: perda da continuidade de serviço tipo 1 Todos painéis que forem diferentes de LSC2 são da classe tipo 1 O painel LSC2 possui duas sub-divisões: LSC2A e LSC2B

24 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT As cláusulas A e B do painel LSC2 dão informação sobre a continuidade de serviço que pode ser conseguida em caso de manutenção do painel ou partes dele: LSC2B: o painel que é classificado como tendo perda da continuidade de serviço B é o conjunto que tem a seguintes características: ao se fazer uma manutenção, apenas o compartimento de entrada de cabos do cubículo pode ficar energizado. o cubículo deve ter pelo menos 3 compartimentos: o do aparelho de manobra, o da entrada do aparelho de manobra e o de saída do aparelho de manobra. LSC2A: são todos os cubículos diferentes da classe LSC2B

25 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT Painel classe LSC2B Painel classe LSC2A

26 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT A segunda classe ou designação indica qual é o tipo de material utilizado nos compartimentos, divisões internas ou guilhotinas do painel. São dois tipos: PM: partições feitas de material metálico PI: partições feitas de material isolante

27 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT A terceira classe ou termo de classificação de painéis de média tensão identifica se o equipamento foi ou não ensaiado para suportar o arco interno. Utiliza-se o termo IAC (internal arc cubicle) para paineis ensaiados LSC2B-PM-IAC Se o painel não foi ensaiado contra o arco interno, o termo IAC é omitido: LSC2B-PM Vídeo Ensaio Arco Interno

28 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT CLASSES DE ARCO SEGUNDO A IEC TR Classe de Arco A É usada para proteção de pessoas. Utiliza os critérios de 1 a 5, mostrados a seguir. Classe de Arco B É usada para proteção de pessoas mais arcos restritos a uma área específica dentro do conjunto de manobra. Utiliza os critérios de 1 a 6, seguintes. Classe de Arc C - É usada para proteção de pessoas mais arcos restritos a uma área específica dentro do conjunto de manobra. É possível a operação limitada após uma falta. Utiliza os critérios de 1 a 7. Classe de Arco I Conjunto de Manobras provendo proteção por meio de zonas protegidas para a ignição do arco. Nota: Se é feito um acordo entre o usuário e o fabricante um critério diferente ou inferior pode ser aplicado.

29 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT CLASSES DE ARCO SEGUNDO A IEC TR O item 8.7 da norma IEC TR 61641:2014 cita os critérios usados para validação do teste de arco nas condições detalhadas na Cláusula 4 da mesma norma. Para a proteção das pessoas os critérios de 1 a 5 seguintes devem ser atendidos: 1) As tampas e portas devem estar corretamente seguras e se manterem no lugar e provendo um nível mínimo de proteção de acordo com os requisitos de proteção de invólucro IP1X da norma IEC São aceitas deformações. Alguma ruptura de um número limitado de dobradiças e fixações são aceitáveis. O conjunto de manobra não necessita estar em conformidade com sua classe de IP após o teste. Nota 1: O objetivo do critério 1 é minimizar o risco de lesões às pessoas por impacto de portas, tampas, etc. e assegurar um nível mínimo de proteção às pessoas contra contato acidental perigoso com partes energizadas. 2) Nenhuma parte do conjunto de manobra com mais de 60g deve ser ejetada exceto aquelas que estão desalojadas e caem entre o conjunto de manobra e os indicadores. Nota 2: O objetivo deste critério é minimizar o risco de lesões sérias às pessoas por impacto de partes ejetadas. 3) O arco não deve causar buracos nas partes externas do invólucro abaixo de 2m de altura nos lados declarados acessíveis em caso de queima. Nota 3: O objetivo deste critério é minimizar o risco de lesões às pessoas por queimadura direta.

30 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT CLASSES DE ARCO SEGUNDO A IEC TR Critérios de 1 a 5 (continuação): 4) Os indicadores não devem ficar chamuscados (chamuscados na pintura ou em adesivos estão exclusos dessa avaliação). 5) Os circuitos de proteção para as partes acessíveis do invólucro ainda devem estar efetivos conforme descrito na norma IEC ) O conjunto de manobra deve ser capaz de confinar o arco à área definida onde o mesmo se iniciou e não deve haver propagação do arco para outras áreas do conjunto de manobra. Efeitos de gases quentes e deposição de fuligem em áreas adjacentes que não estejam sob o arco são aceitáveis, uma vez que apenas uma limpeza é suficiente. Proteção às pessoas e ao conjunto de manobra com capacidade de operação limitada é alcançada quando os critérios de 1 a 7 são atendidos: 7) Após a eliminação da falta ou após o isolamento ou desmontangem da unidade funcional afetada, a operação em caráter de emergência da parte restante do conjunto de manobra deve ser possível. Isto deve ser verificado através de teste de tensão aplicada de 1.5 x vezes a tensão nominal de operação por um minuto, conforme prescrito na norma IEC :2011, item O abaulamento de portas e tampas da unidade sob teste e adjacências é aceitável, as quais providas podem ser prontamente substituídas restaurando a um grau de proteção de invólucro mínimo de IPXXB da IEC Excetuando-se a zona testada declarada pelo fabricante, todas as outras unidades devem permanecer completamente operacionais elétrica e mecanicamente e estarem na mesma condição de antes dos testes.

31 CONJUNTO DE MANOBRA DE MT A quarta classe ou termo indica a) tipo de acessibilidade e b) em que lados do painel pode haver circulação de pessoas. A acessibilidade pode ser de dois tipos: A: acesso ao painel é restrito a pessoas autorizadas ensaio com indicadores a 300mm. B: acesso ao painel é irrestrito de pessoas ensaio com indicadores a 100mm. Junto ao termo de acessibilidade deve ser informado em que lados do painel as pessoas podem transitar: R (Rear): traseira L (Lateral): lateral F (Frontal): frontal Exemplo: LSC2B-PM-IAC-BFL

32 Intertravamentos Para as instalações novas, durante as fases de projeto prever os intertravamentos necessários para garantir a segurança dos operadores, tais como, somente permitir a abertura de uma seccionadora se e somente se o disjuntor estiver aberto. Para instalações existentes implementar intertravamentos.

33 Tendências Atuais Proteção da Chegada do Cabo ao Terminal (Minimiza arco fase-fase ou fase-terra) Encapsulamento de Barramento BT (Minimiza arco fase-fase ou fase-terra) Relé monitor de arco foto-sensível (Minimiza danos ao painel) Compartimentação do painel. (Minimiza a propagação dos danos e acidentes)

34 OBSERVAÇÃO FINAL TOMANDO-SE AS MEDIDAS DESCRITAS NESTA APRESENTAÇÃO EVITA-SE VÁRIAS PARADAS IMPREVISTAS EM SUBESTAÇÕES, BEM COMO MINIMIZA-SE A QUANTIDADE DE ACIDENTES ÀS PESSOAS.

35 OBRIGADO Claudio S. Mardegan