As características de desempenho dos transformadores de potencial indutivos

A NBR 6855 de 09/2021 – Transformador de potencial indutivo com isolação sólida para tensão máxima igual ou inferior a 52 kV – Especificação e ensaios, em sua nova edição, especifica as características de desempenho de transformadores de potencial indutivos (TPI) destinados aos serviços de medição, controle e proteção, com tensões máximas iguais ou inferiores a 52 kV, com isolamento sólido. Os requisitos específicos para os transformadores de potencial indutivo para uso em laboratórios e transdutores ópticos não estão incluídos nesta norma.

Essa norma não se aplica a: TPI trifásicos; TPI isolados a gás; TPI com isolamento imerso em óleo; transformadores de potencial capacitivos; e outros dispositivos destinados a obter tensões reduzidas de um circuito primário, mas que não se enquadrem nas definições de TPI.

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Qual a influência da altitude na elevação de temperatura dos TPI?

Quais são os limites de elevação de temperatura?

Quais são os valores das tensões primárias e secundárias nominais?

Quais são os valores padronizados para o fator de tensão nominal?

Algumas condições especificadas nessa norma devem ser consideradas condições normais de serviço, transporte e instalação. Devem ser consideradas condições especiais as que podem exigir construção especial e/ou revisão de algum valor nominal e/ou cuidados especiais no transporte, instalação ou funcionamento do TPI, e que devem ser levadas ao conhecimento do fabricante. Ver condições especiais especificadas em 4.3. Os transformadores de potencial devem ser projetados para operar nas condições de temperatura indicadas na tabela abaixo.

Recomenda-se que as condições de transporte e armazenagem também sejam consideradas. Para casos em que a temperatura ambiente exceder os limites estabelecidos, recomenda-se que o comprador especifique claramente.

A altitude não pode exceder 1.000 m acima do nível do mar (manm). São consideradas condições normais de serviço para transformadores de potencial indutivo de uso interno: influência de radiação solar desprezível; ar ambiente não significativamente poluído com poeira, fuligem, gases corrosivos, vapores ou sal; condições de umidade, como a seguir: o valor médio da umidade relativa, medido durante um período de 24 h, não pode exceder 95 %; o valor médio da pressão de vapor de água, para um período de 24 h, não pode exceder 2,2 kPa; o valor médio da umidade relativa, para um período de um mês, não pode exceder 90%; o valor médio da pressão de vapor d’água, para um período de um mês, não pode exceder 1,8 kPa. Para estas condições, ocasionalmente pode ocorrer condensação.

A condensação pode ocorrer quando houver mudanças súbitas de temperatura em períodos de alta umidade. Para a prevenção dos efeitos de alta umidade e condensação, como descargas pelo isolamento ou corrosão das partes metálicas, o transformador de potencial é projetado de modo a suportar estes tipos de problemas.

A condensação pode ser prevenida por projeto especial do invólucro, por meio de ventilação satisfatória, aquecimento ou uso de equipamento de desumidificação. São consideradas condições normais de serviço para transformadores de potencial indutivo de uso externo: valor médio da temperatura de ar ambiente, lido em um período de 24 h, que não exceda 35 °C; radiação solar de até 1.000 W/m²; ar ambiente poluído com poeira, fuligem, gases corrosivos, vapores ou sal.

Os níveis de poluição devem ser especificados de acordo com 6.1.5. Outra condição normal de serviço é a pressão de vento não superior a 700 Pa (correspondendo a uma velocidade do vento de 34 m/s). Leva-se em consideração a ocorrência de condensação e precipitação.

O valor da frequência nominal é de 60 Hz. Quando os transformadores de potencial indutivo forem utilizados em condições diferentes das especificadas para as condições normais de serviço, as especificações dos compradores devem ser baseadas nas descrições a seguir. Para a instalação a uma altitude maior que 1.000 m, a distância de arco externo sob condições atmosféricas normalizadas deve ser determinada multiplicando as tensões suportáveis requeridas no local de serviço por um fator k.

Para o isolamento interno, a rigidez dielétrica não é afetada pela altitude. Recomenda-se que o método para verificar o isolamento externo seja acordado entre o fabricante e o comprador. Para a instalação em lugares onde a temperatura ambiente pode estar significativamente fora da faixa das condições de serviço normais, as temperaturas mínimas e máximas devem ser especificadas pelo comprador.

Em certas regiões com ocorrência frequente de ventos quentes e úmidos, mudanças súbitas de temperatura podem resultar em condensação, mesmo em lugar fechado. Sob certas condições de radiação solar, podem ser necessárias medidas apropriadas, como, por exemplo, telhado, ventilação forçada, etc., para não exceder as elevações de temperatura especificadas.

São consideradas condições especiais relacionadas a vibrações: vibrações devido a operações de manobra ou curto-circuito para subestações blindadas; sujeição a vibrações devido a tremores de terra, cujo nível de severidade deve ser especificado pelo comprador em conformidade com as normas pertinentes. Todas as condições não previstas nessa norma devem ser consideradas condições especiais de serviço e devem ser objeto de acordo entre o fabricante e o comprador, como: a exposição a ar excessivamente salino, vapores, gases ou fumaças prejudiciais; exposição a poeira excessiva; exposição a materiais explosivos em forma de gases ou pó; sujeição a condições precárias de transporte e instalação; limitação de espaço na sua instalação; instalação em locais excessivamente úmidos e possibilidade de submersão em água; requisitos especiais de isolamento; requisitos especiais de segurança pessoal contra contatos acidentais em partes vivas do TPI; dificuldade na manutenção; funcionamento em condições não usuais, como regime ou frequência incomuns ou forma de onda distorcida.

Os sistemas de aterramento considerados são: o sistema com neutro isolado; o sistema de aterramento ressonante; o sistema com neutro aterrado: sistema com neutro solidamente aterrado; sistema com neutro aterrado por meio de impedância. O nível de isolamento nominal de um enrolamento primário de um TPI deve ser baseado na tensão máxima do equipamento Um.

Para os enrolamentos com Um = 0,60 kV, o nível de isolamento nominal é determinado pela tensão suportável nominal à frequência industrial. Para os enrolamentos com 1,2 kV ≤ Um ≤ 52 kV, o nível de isolamento nominal é determinado pela tensão suportável nominal de impulso atmosférico e tensão suportável nominal à frequência industrial. Para a escolha entre os níveis alternativos para os mesmos valores de Um, deve ser consultada a NBR 6939.

A conformidade dos transformadores de potencial indutivos

A NBR IEC 61869-3 de 09/2021 – Transformadores para instrumento – Parte 3: Requisitos adicionais para transformadores de potencial indutivos é aplicável aos transformadores de potencial indutivos novos para utilização em instrumentos elétricos de medição e em dispositivos elétricos de proteção com frequência nominal de 15 Hz a 100 Hz. Os requisitos específicos para os transformadores de potencial trifásicos não estão incluídos nessa norma, mas, na medida em que sejam aplicáveis, os requisitos das Seções 4 a 10 se aplicam a esses transformadores e algumas referências a eles são incluídas nessas seções. Todos os transformadores devem ser adequados para fins de medição, mas, adicionalmente, certos tipos podem ser também adequados para fins de proteção. Os transformadores para dupla aplicação de medição e proteção devem cumprir com todos as seções dessa norma.

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Quais devem ser as marcações na placa de características?

Qual seria um exemplo típico de placa de características?

Como deve ser feito o ensaio de elevação de temperatura?

Como deve ser executado o ensaio de tensão suportável de impulso nos terminais primários?

A tensão suportável à frequência industrial nominal de curta duração deve ser de 3 kV (valor eficaz). Os valores padronizados de potência nominal a um fator de potência de 1, expressos em volt-ampères, são: 1,0 – 2,5 – 5,0 – 10 VA (faixa de carga I). Os valores padronizados de potência nominal a um fator de potência de 0,8 atrasado, expressos em volt-ampères, são: 10 – 25 – 50 – 100 VA (faixa de carga II).

A potência nominal de um transformador trifásico deve ser a potência nominal por fase. Para um determinado transformador, desde que um dos valores de potência nominal seja padronizado e associado a uma classe de exatidão padronizada, a declaração de outras potências nominais, que podem ser valores não padronizados, mas associados a outras classes de exatidão padronizadas, não é excluída.

A potência térmica limite nominal deve ser especificada em volt-ampères e os valores padronizados são: 25 – 50 – 100 VA e seus múltiplos decimais, referenciados à tensão secundária nominal com fator de potência unitário.

A potência nominal de enrolamentos destinados a serem conectados em delta quebrado com enrolamentos similares para produzir uma tensão residual deve ser especificada em volt-ampères e o valor deve ser escolhido a partir dos valores especificados nessa norma. A potência térmica limite nominal para enrolamento de tensão residual deve ser especificada em volt-ampères e os valores padronizados são: 25 – 50 – 100 VA e seus múltiplos decimais, referenciados à tensão secundária nominal com fator de potência unitário.

Onde uma potência térmica limite é atribuída a um enrolamento de tensão residual conectado em delta quebrado, convém notar que estes enrolamentos somente são carregados sob condições de falta e, portanto, por uma duração limitada. Como exceção à definição da potência térmica limite, é indicado que a potência térmica nominal de um enrolamento de tensão residual seja referenciada a uma duração de 8 h.

A classe de exatidão nominal inclui os requisitos de exatidão para transformadores de potencial indutivos monofásicos para serviços de medição. Para a designação de classe de exatidão para transformadores de potencial para serviços de medição, para os transformadores de potencial para serviços de medição, a classe de exatidão é designada pela porcentagem mais alta permitida do erro de relação à tensão nominal e carga nominal, especificada para a classe de exatidão considerada.

As classes de exatidão padronizadas para transformadores de potencial indutivos monofásicos para serviços de medição são: 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1,0 – 3,0. As orientações sobre as classes de exatidão apropriadas serão incluídas em um anexo futuro. Os limites de erro de tensão e defasagem angular para transformadores de potencial para serviços de medição é o erro de tensão e defasagem angular à frequência nominal e não pode exceder os valores dados na tabela abaixo a qualquer tensão entre 80% e 120% da tensão nominal e com cargas

Qualquer valor de 0 VA a 100 % da carga nominal, a um fator de potência igual a 1 para a faixa de carga I. Entre 25% e 100% da carga nominal a um fator de potência de 0,8 atrasado para a faixa de carga II.

Os erros devem ser determinados nos terminais do transformador e devem incluir os efeitos de quaisquer fusíveis ou resistores que sejam uma parte integral do transformador. Para os transformadores com derivações no enrolamento secundário, os requisitos de exatidão se referem à maior relação de transformação, a menos que especificado de outra forma.

Para todos os transformadores de potencial destinados aos serviços de proteção, com exceção dos enrolamentos de tensão residual, deve ser atribuída uma classe de exatidão de medição de acordo com o especificado nessa norma. Adicionalmente, deve-se atribuir uma das classes de exatidão especificadas nessa norma.

A classe de exatidão para um transformador de potencial para serviços de proteção é designada pela porcentagem de erro de tensão mais alta especificada para a classe de exatidão considerada, de 5% da tensão nominal a uma tensão correspondente ao fator de tensão nominal. Esta expressão é seguida pela letra P.

As classes de exatidão padronizadas para transformadores de potencial para serviços de proteção são 3P e 6P, e os mesmos limites de erro de tensão e defasagem angular se aplicarão normalmente a ambos, 5% da tensão nominal e à tensão correspondente ao fator de tensão nominal. A 2% da tensão nominal, os limites de erro serão duas vezes os limites a 5 % da tensão nominal.

O erro de tensão e a defasagem angular à frequência nominal não podem exceder os valores da Tabela 302 disponível na norma, a 5% da tensão nominal e à tensão nominal multiplicada pelo fator de tensão nominal (1,2, 1,5 ou 1,9), com cargas de: qualquer valor de 0 VA a 100% da carga nominal, a um fator de potência igual a 1 para a faixa de carga I e entre 25 % e 100 % da carga nominal a um fator de potência de 0,8 atrasado para a faixa de carga II.

Os valores padronizados de tensão primária nominal de transformadores trifásicos e de transformadores monofásicos para uso em um sistema monofásico ou entre fases em um sistema trifásico devem ser um dos valores de tensão primária nominal, designados como sendo valores usuais na IEC 60038. Os valores padronizados de tensão primária nominal de um transformador monofásico conectado entre uma fase de um sistema trifásico e terra, ou entre um ponto neutro do sistema e terra, deve ser 1/√3 vezes um dos valores de tensão nominal do sistema.

O desempenho de um transformador de potencial como um transformador para serviços de medição ou proteção é baseado em sua tensão primária nominal, enquanto o nível de isolamento nominal está baseado em uma das tensões máximas para equipamento da IEC 60038. A tensão secundária nominal deve ser escolhida de acordo com a prática do local onde o transformador é utilizado.

Os valores dados abaixo são considerados valores padronizados para transformadores monofásicos em sistemas monofásicos ou conectados entre fases em sistemas trifásicos e para transformadores trifásicos. Com base na prática atual de um grupo de países europeus: 100 V e 110 V; 200 V para circuitos secundários estendidos. Com base na prática atual nos Estados Unidos e Canadá: 120 V para sistemas de distribuição; 115 V para sistemas de transmissão; 230 V para circuitos secundários estendidos.

Para os transformadores monofásicos destinados a serem utilizados em conexão fase-terra em sistemas trifásicos em que a tensão primária nominal é um número dividido por √3, a tensão secundária nominal deve ser um dos valores mencionados divididos por √3, retendo assim o valor da relação de transformação nominal. Quando o transformador for equipado com um tanque conservador ou tiver um gás inerte acima do óleo, ou for hermeticamente selado, a elevação de temperatura do óleo na parte superior do tanque ou da carcaça não pode exceder 55 K. Quando o transformador não possuir estes dispositivos, a elevação de temperatura do óleo na parte superior do tanque ou da carcaça não pode exceder 50 K.

O ensaio de emissão acústica para a detecção de corrosão em fundos de tanques metálicos

A NBR 16997 de 09/2021 – Ensaios não destrutivos – Emissão acústica – Detecção de corrosão em fundos de tanques metálicos de armazenamento descreve o método de ensaio de emissão acústica (EA) para detecção e localização de áreas com processos corrosivos em fundos de tanques atmosféricos metálicos, construídos em aço-carbono, para armazenamento em serviço. Não se aplica à detecção de vazamentos.

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Por que fazer a manutenção e a verificação do sistema de medição de emissão acústica (EA)?

Para o ensaio, como deve ser feita a montagem dos sensores?

Como deve ser feito o processamento e a análise dos dados coletados?

O que deve ser incluído no relatório de ensaio?

Esse método de ensaio consiste em monitorar o fundo de tanques de armazenamento durante um período determinado, utilizando sensores de emissão acústica (EA) para detectar o processo corrosivo. Nessa norma são descritos os instrumentos e as técnicas para detectar e analisar a EA.

Outros métodos de ensaios não destrutivos (END) devem ser utilizados para confirmar a presença do processo corrosivo detectado por EA. Todas as etapas do ensaio devem ser descritas em um procedimento escrito e qualificado por profissional nível 3.

O excesso de ruído de fundo pode distorcer os dados de EA, impedindo a avaliação. O pessoal qualificado que realiza o ensaio deve estar atento às fontes comuns de ruído de fundo: contato mecânico do tanque com objetos (impacto, fricção, atrito); interferência eletromagnética (motores, máquinas de solda, guindastes) e interferência de radiofrequência; vazamentos em conexões de mangueiras ou tubulações; vazamentos no fundo ou no costado do tanque; partículas em suspensão no ar; contato de insetos, gotas de chuva, aquecedores, sprinklers, agitadores, detectores de nível, válvulas abertas e outros componentes dentro do tanque; reações químicas que ocorrem dentro do tanque e movimento hidrodinâmico de bolhas de gás; gotejamento proveniente do teto, devido à condensação de gases.

Se o ruído de fundo não for eliminado ou controlado, não é permitido utilizar este método de ensaio. Para as condições de ensaio, o tanque deve estar com o nível do produto adequado ao seu diâmetro e altura para a realização do ensaio. O tempo de repouso a ser adotado antes da coleta de dados deve ser conforme a tabela abaixo.

Para os tanques com isolamento térmico, deve ser aberta uma janela no isolamento para a instalação dos sensores ou guias de onda. A pessoa que executa o ensaio de emissão acústica deve atender aos requisitos da NBR NM ISO 9712.

Para o sistema de medição de EA, os requisitos para os sensores de EA são os seguintes: o pico da resposta em frequência dos sensores deve estar entre 20 kHz e 90 kHz; a sensibilidade mínima deve ser equivalente ou maior que 60 dB em referência a 1 V/(m∙s-1), para ondas superficiais ou ondas longitudinais, em situações de campo; os sensores devem ser protegidos contra radiofrequência e interferência eletromagnética por blindagem adequada ou por projeto de entradas diferenciais, ou ambos.

O invólucro metálico do sensor de EA deve estar isolado eletricamente da parede do tanque de armazenamento a ser ensaiado, seja por suas características próprias ou pela sua montagem no tanque. Os sensores devem ser estáveis na resposta em frequência e faixa de temperatura, e não podem exibir variações de sensibilidade maiores que 3 dB nesta faixa.

A quebra de uma barra de grafite com 0,5 mm de diâmetro, dureza 2H, a 50 mm do sensor (alternativamente 0,3 mm de diâmetro e à distância de 20 mm) deve gerar um sinal com amplitude de no mínimo 85 dB e a verificação dos sensores deve ser realizada conforme a NBR NM 341. Para os cabos de sinal, quando for utilizado sensor com pré-amplificador integrado, este requisito não se aplica.

Os requisitos para cabos de sinal acústico utilizados para conectar os sensores aos pré-amplificadores são os seguintes: os cabos de sinal conectados aos sensores e pré-amplificadores devem ser protegidos contra interferência eletromagnética; o comprimento não pode exceder 2 m, a menos que a perda de sinal seja aceitável. O acoplante utilizado deve fornecer transferência de sinal constante.

O método de verificação da qualidade da montagem deve ser informado. Os pré-amplificadores podem ser separados ou integrados ao sensor. Os requisitos para os pré-amplificadores são os seguintes: o ruído RMS do circuito do pré-amplificador deve ser menor que 7 μV; os pré-amplificadores devem ser estáveis na resposta em frequência e faixa de temperatura, e não podem exibir variações de sensibilidade maiores que 3 dB nesta faixa; a resposta em frequência dos pré-amplificadores deve ser compatível com a dos sensores, e o ganho dos pré-amplificadores não pode saturar a medição.

Os cabos de força e de sinal que fornecem força para o pré-amplificador e conduzem o sinal amplificado para o processador principal são os seguintes: os cabos de força e de sinal devem ser protegidos contra interferência eletromagnética; a perda de sinal não pode ser maior que 1 dB por 30 m de comprimento de cabo; para evitar a atenuação excessiva de sinal, recomenda-se que o comprimento do cabo não seja superior a 150 m.

A resposta em frequência dos filtros nos pré-amplificadores e no sistema de medição de EA deve ser compatível com os sensores de EA. Os requisitos para o sistema de medição de EA são os seguintes: número suficiente de canais para o tanque sob ensaio; para cada canal, registrar no mínimo os seguintes parâmetros: tempo de chegada, limiar, amplitude, contagem, MARSE, tempo de subida, duração e sinais; a coleta e o registro de sinais elétricos externos, como nível do líquido e temperatura; a frequência de amostragem individual de cada canal não pode ser menor que 10 vezes a resposta em frequência central do sensor; a incerteza da medição para o limiar acima de 40 dBEA deve ser de até ± 1 dB; a incerteza da medição para contagens deve ser de até ± 5%; a incerteza da medição para amplitude de pico acima de 40 dBEA deve ser de até ± 1 dB; a incerteza da medição para energia (MARSE) acima de 40 dBEA deve ser de até ±5%.

A incerteza da medição para as entradas paramétricas deve ser de até 2% da faixa total da escala. Se a localização da fonte delta T for usada, a resolução do tempo de subida, duração e tempo de chegada para cada canal deve ser pelo menos de 1 μs e o erro do tempo de chegada entre cada canal deve ser de até ± 3 μs.

O nível de ruído deve ser igual ou menor que 20 dBEA, na faixa de frequência entre 20 kHz a 90 kHz; a faixa dinâmica utilizável deve ser de até 65 dB. O instrumento deve ser capaz de processar, armazenar e exibir no mínimo 20 sinais por segundo em todos os canais.

O atraso e a exibição da chegada dos sinais de EA não podem exceder 10 s e o tempo de atualização em tempo real para todos os diagramas não pode ser superior a 5 s. Um alarme deve ocorrer se a taxa de sinais exceder a capacidade de processamento do sistema de medição;

Um aviso deve ocorrer quando o espaço de armazenamento estiver próximo do seu limite. Durante a aquisição de dados, o software de EA deve ser capaz de exibir os seguintes diagramas: qualquer parâmetro de EA versus tempo; um parâmetro de EA versus outro parâmetro de EA; e localizações planares do fundo do tanque.

O software de análise de EA deve fornecer funções para reproduzir e analisar os dados de ensaio de EA gravados. Antes de instalar os sistemas de medição de EA, o inspetor deve dispor de algumas informações. A especificação dos materiais do tanque sob ensaio, incluindo informações sobre revestimentos internos e/ou externos, e a presença ou não de anodos de sacrifício e serpentina.

Um desenho do tanque com detalhes suficientes para estabelecer as dimensões, localização das conexões e espessuras dos materiais e as condições de operação, como o tipo de conteúdo líquido, o nível máximo alcançado, a faixa de temperatura de operação e qualquer condição de sobrecarga ou anormalidade que possa ter ocorrido.

A medição e o registro do nível de produto durante o ensaio de EA, na maioria dos casos, podem ser utilizados sistemas de medição existentes. Deve-se verificar a existência de sprinklers de vapor ou de gás dentro do tanque, agitadores ou bombas submersas, válvulas abertas, movimento de sólidos em suspensão no líquido e reações químicas. Para temperatura ambiente inferior a 0 °C, deve-se ter o cuidado de eliminar o acúmulo de gelo, que pode causar EA durante o ensaio

O ruído de fundo deve ser o menor possível. O inspetor deve verificar e identificar todas as fontes potenciais de ruídos acústicos externos. Além disso, o inspetor responsável pela coleta de dados de EA deve restringir e controlar o acesso ao tanque sob ensaio.

As características de desempenho de transformadores de potencial indutivos (TPI)

A NBR 6855 de 09/2021 – Transformador de potencial indutivo com isolação sólida para tensão máxima igual ou inferior a 52 kV – Especificação e ensaios especifica as características de desempenho de transformadores de potencial indutivos (TPI) destinados aos serviços de medição, controle e proteção, com tensões máximas iguais ou inferiores a 52 kV, com isolamento sólido. Os requisitos específicos para os transformadores de potencial indutivo para uso em laboratórios e transdutores ópticos não estão incluídos nesta norma. Ela não se aplica a: TPI trifásicos; TPI isolados a gás; TPI com isolamento imerso em óleo; transformadores de potencial capacitivos; e  outros dispositivos destinados a obter tensões reduzidas de um circuito primário, mas que não se enquadrem nas definições de TPI, que é aquele constituído apenas por uma ou mais unidades eletromagnéticas, cuja relação de transformação seja determinada primordialmente pela relação de espiras de seus enrolamentos.

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Qual a influência da altitude na elevação de temperatura dos TPI?

Quais são os valores das tensões primárias e secundárias nominais?

Quais são os valores padronizados para o fator de tensão nominal?

Quais são os limites de elevação de temperatura?

As condições de serviço devem ser consideradas as normais de serviço, transporte e instalação. Devem ser consideradas condições especiais as que podem exigir construção especial e/ou revisão de algum valor nominal e/ou cuidados especiais no transporte, instalação ou funcionamento do TPI, e que devem ser levadas ao conhecimento do fabricante. Os transformadores de potencial devem ser projetados para operar nas condições de temperatura indicadas na tabela abaixo.

Recomenda-se que as condições de transporte e armazenagem também sejam consideradas. Para casos em que a temperatura ambiente exceder os limites estabelecidos, recomenda-se que o comprador especifique claramente.

A altitude não pode exceder 1.000 m acima do nível do mar (manm). São consideradas condições normais de serviço para transformadores de potencial indutivo de uso interno: a influência de radiação solar desprezível; o ar ambiente não significativamente poluído com poeira, fuligem, gases corrosivos, vapores ou sal; as condições de umidade, como o descrito a seguir. O valor médio da umidade relativa, medido durante um período de 24 h, não pode exceder 95%; o valor médio da pressão de vapor de água, para um período de 24 h, não pode exceder 2,2 kPa.

O valor médio da umidade relativa, para um período de um mês, não pode exceder 90 % e o valor médio da pressão de vapor d’água, para um período de um mês, não pode exceder 1,8 kPa. Para estas condições, ocasionalmente pode ocorrer condensação. A condensação pode ocorrer quando houver mudanças súbitas de temperatura em períodos de alta umidade.

Para a prevenção dos efeitos de alta umidade e condensação, como descargas pelo isolamento ou corrosão das partes metálicas, o transformador de potencial é projetado de modo a suportar estes tipos de problemas. A condensação pode ser prevenida por projeto especial do invólucro, por meio de ventilação satisfatória, aquecimento ou uso de equipamento de desumidificação.

São consideradas condições normais de serviço para transformadores de potencial indutivo de uso externo: o valor médio da temperatura de ar ambiente, lido em um período de 24 h, que não exceda 35 °C; radiação solar de até 1.000 W/m²; ar ambiente poluído com poeira, fuligem, gases corrosivos, vapores ou sal. Os níveis de poluição devem ser especificados de acordo com essa norma.

A pressão de vento não pode ser superior a 700 Pa (correspondendo a uma velocidade do vento de 34 m/s). Leva-se em consideração a ocorrência de condensação e precipitação. O valor da frequência nominal é de 60 Hz. Quando os transformadores de potencial indutivo forem utilizados em condições diferentes das especificadas para as condições normais de serviço, as especificações dos compradores devem ser baseadas nessa norma.

Para a instalação a uma altitude maior que 1.000 m, a distância de arco externo sob condições atmosféricas normalizadas deve ser determinada multiplicando as tensões suportáveis requeridas no local de serviço por um fator k. Para o isolamento interno, a rigidez dielétrica não é afetada pela altitude. Recomenda-se que o método para verificar o isolamento externo seja acordado entre o fabricante e o comprador.

São consideradas condições especiais relacionadas a vibrações: as vibrações devido a operações de manobra ou curto-circuito para subestações blindadas; a sujeição a vibrações devido a tremores de terra, cujo nível de severidade deve ser especificado pelo comprador em conformidade com as normas pertinentes. Todas as condições não previstas nesta norma devem ser consideradas condições especiais de serviço e devem ser objeto de acordo entre o fabricante e o comprador.

Isso envolve a exposição a ar excessivamente salino, vapores, gases ou fumaças prejudiciais; a exposição a poeira excessiva; a exposição a materiais explosivos em forma de gases ou pó; a sujeição a condições precárias de transporte e instalação; a limitação de espaço na sua instalação; a instalação em locais excessivamente úmidos e possibilidade de submersão em água; aos requisitos especiais de isolamento; aos requisitos especiais de segurança pessoal contra contatos acidentais em partes vivas do TPI; a dificuldade na manutenção; o funcionamento em condições não usuais, como regime ou frequência incomuns ou forma de onda distorcida.

Os sistemas de aterramento considerados são: o sistema com neutro isolado; o sistema de aterramento ressonante; o sistema com neutro aterrado que inclui o com neutro solidamente aterrado; e o com neutro aterrado por meio de impedância. Pode-se acrescentar que a tolerância para os valores de resistência, reatância e impedância é de + 5 %, sem tolerância para os valores inferiores ao nominal.

As características da carga a 60 Hz e 120 V são válidas para as tensões secundárias nominais entre 100 V e 130 V, e as características da carga a 60 Hz e 69,3 V são válidas para as tensões secundárias nominais entre 58 V e 75 V. Nessas condições, as potências aparentes reais são diferentes dos valores estabelecidos nessa norma.

As cargas com fator de potência unitário são indicadas para os casos em que o enrolamento é conectado a instrumentos eletrônicos. As cargas com fator de potência diferente da unidade são indicadas para os casos em que o enrolamento é conectado a instrumentos de procedimento eletromecânico ou eletromagnético. O nível de isolamento nominal de um enrolamento primário de um TPI deve ser baseado na tensão máxima do equipamento Um.

Para os enrolamentos com Um = 0,60 kV, o nível de isolamento nominal é determinado pela tensão suportável nominal à frequência industrial. Para os enrolamentos com 1,2 kV ≤ Um ≤ 52 kV, o nível de isolamento nominal é determinado pela tensão suportável nominal de impulso atmosférico e tensão suportável nominal à frequência industrial, e deve ser especificado de acordo com essa norma.

Para a escolha entre os níveis alternativos para os mesmos valores de Um, deve ser consultada a NBR 6939. Quando o terminal do enrolamento primário destinado a ser aterrado estiver isolado do tanque ou da carcaça, ele deve suportar o valor de tensão suportável à frequência industrial de 19 kV, durante 1 min, para terminais exteriores à caixa secundária ou de 3 kV, durante 1 min, para terminais internos à caixa secundária.

Este ensaio não se aplica ao TPI com terminal de neutro eletricamente conectado à carcaça, cujos enrolamentos primários não necessitam ser submetidos a este ensaio. As classes de exatidão padronizadas para os transformadores de potencial indutivos monofásicos para medição são: 0,3 – 0,6 – 1,2. Considera-se que um TPI está dentro de sua classe de exatidão quando, para as condições especificadas a seguir, os pontos determinados pelos fatores de correção de relação (FCR) e pelas defasagens angulares (∆ϕ) estão dentro do paralelogramo de exatidão, para: as tensões compreendidas na faixa de 90% a 110% da tensão nominal, com frequência nominal; todos os valores de cargas nominais, desde vazio até a carga nominal especificada, salvo se houver acordo entre o fabricante e o comprador; TPI com dois ou mais enrolamentos secundários, devendo cada enrolamento estar dentro de sua classe de exatidão, nas condições mencionadas anteriormente, com o (s) outro (s) secundário (s) alimentando cargas padronizadas, desde que a soma das cargas não ultrapasse a carga simultânea especificada.

Pode-se incluir, ainda, o TPI com enrolamento provido de derivações, com as classes de exatidão especificadas separadamente para cada derivação, caso sejam diferentes. Caso contrário, as derivações devem estar dentro da classe de exatidão do enrolamento total.

Para qualquer fator de correção da relação (FCR) conhecido de um TPI, o valor-limite, positivo ou negativo da defasagem angular (∆ϕ), expresso em min, é ∆ϕ = 2.600 (FCT-FCR), onde o fator de correção de transformação (FCT) deste TPI assume os seus valores máximos e mínimos.

O FCT é o fator da relação da potência ativa primária pela potência secundária, dividido pela relação nominal de transformação. Os valores de classes de exatidão especificados, diferentes daqueles padronizados, são objeto de acordo entre o fabricante e o comprador.

A aplicação e a seleção dos níveis de isolamento de equipamentos ou instalações elétricas

A NBR 8186 de 08/2021 – Coordenação do isolamento – Diretrizes de aplicação fornece diretrizes de aplicação e seleção dos níveis de isolamento de equipamentos ou instalações para sistemas elétricos trifásicos. Os requisitos para a segurança humana não são cobertos por esta norma. Ela se aplica a sistemas trifásicos com tensões nominais acima de 1 kV. Os valores derivados ou aqui propostos são genericamente aplicáveis somente a estes sistemas. Os conceitos apresentados, entretanto, são também válidos para sistemas bifásicos ou monofásicos.

Essa norma se aplica à coordenação do isolamento fase-terra, do isolamento fase-fase e do isolamento longitudinal. Ela segue o fluxograma do processo de coordenação do isolamento apresentado na NBR 6939:2018, Figura 1. As Seções 4 a 7 correspondem aos retângulos neste fluxograma e fornecem informações detalhadas sobre os conceitos que governam o processo de coordenação do isolamento que leva ao estabelecimento dos níveis de isolamento especificados.

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Quais são as características de proteção relacionadas a sobretensões de frente lenta?

O que caracterizam as sobretensões temporárias?

O que significa a rejeição de carga?

Quando pode ocorrer a falta a terra com rejeição de carga?

Essa norma enfatiza a necessidade de considerar, já de início, todas as origens, todas as classes e todos os tipos de solicitação de tensão em serviço independentemente da faixa de tensão máxima do equipamento. Somente no final do processo, quando da seleção das tensões suportáveis normalizadas, aplica-se o princípio de cobrir uma solicitação de tensão particular de serviço por uma tensão suportável normalizada.

Também, nesse estágio final, essa norma se refere à correlação feita na NBR 6939 entre os níveis de isolamento normalizados e as tensões máximas dos equipamentos. Seu objetivo é fornecer diretrizes para a determinação das tensões suportáveis para as Faixas 1 e 2 da NBR 6939 e justificar a associação destes valores nominais com as tensões máximas normalizadas dos equipamentos.

Essa associação é para fins de coordenação do isolamento apenas. Os Anexos contêm exemplos e informações detalhadas que explicam ou enfatizam os conceitos descritos no texto principal e as técnicas analíticas básicas utilizadas. Essa norma não se destina a detalhar os ensaios de rotina, os quais devem ser especificados pelas normas dos respectivos equipamentos.

Na NBR 6939, as solicitações de tensão são classificadas por parâmetros adequados, como a duração da tensão de frequência fundamental ou a forma da sobretensão, de acordo com o seu efeito sobre a isolação ou sobre o dispositivo de proteção. As solicitações de tensão dentro dessas classes têm diversas origens: tensões contínuas de frequência fundamental: originam-se da operação do sistema sob condições normais; sobretensões temporárias: podem originar-se de faltas, operações de chaveamento (como por exemplo rejeição de carga), condições de ressonância, não linearidades (ferrorressonâncias) ou por uma combinação dessas; sobretensões de frente lenta: podem originar-se de faltas, operações de chaveamento ou descargas atmosféricas diretas nos condutores de linhas aéreas; sobretensões de frente rápida: podem originar-se de operações de chaveamento, descargas atmosféricas ou faltas; sobretensões de frente muito rápida: podem originar-se de faltas ou operações de chaveamento em subestações isoladas a gás (GIS); sobretensões combinadas: podem ter qualquer uma das origens mencionadas anteriormente.

Ocorrem entre as fases de um sistema (fase-fase) ou na mesma fase entre partes separadas de um sistema (longitudinal). Todas as solicitações de sobretensão precedentes, excetuando as sobretensões combinadas, são discutidas como itens separados. As sobretensões combinadas são discutidas onde apropriado dentro de um ou mais desses itens.

Para cada classe de solicitações de tensão, a transferência através de transformadores deve ser considerada (ver Anexo D). Em geral, todas as classes de sobretensões podem existir em ambas as faixas de tensão, 1 e 2 (ver ABNT NBR 6939). Entretanto, a experiência tem mostrado que certas classificações de tensão são de importância mais crítica em uma faixa de tensão em particular; este fato é tratado nesta norma.

Em qualquer caso, deve ser ressaltado que o melhor conhecimento das solicitações (valores de crista e formas) é obtido com estudos detalhados empregando modelos adequados para o sistema e para as características dos dispositivos limitadores de sobretensões. Na análise de sistemas de potência, as ferramentas de simulação digital, como a de simulação de transitórios eletromagnéticos, têm sido utilizadas em muitos países.

Em alguns países, a comparação de resultados de análises e valores medidos também é realizada. Sua validação tem sido confirmada em sistemas de até UHV. Por exemplo, em linhas no Japão e na China, a diferença máxima entre medição e simulação para sobretensões de manobra é cerca de 5%, o qual está de acordo com o projeto destas linhas de transmissão.

Para assegurar um projeto econômico e uma operação segura e confiável das redes de alta tensão, das subestações e dos equipamentos, o uso de dispositivos de proteção contra sobretensões é necessário. Os dispositivos de proteção contra sobretensões devem ser projetados e instalados para limitar as amplitudes das sobretensões nos terminais do equipamento a ser protegido. Em geral, uma proteção efetiva é proporcionada contra sobretensões de frente lenta (SFO) e sobretensões de frente rápida (FFO).

Deve ser ressaltado que, especialmente sob condições de FFO, a sobretensão nos terminais do dispositivo de proteção e do equipamento a ser protegido, em geral, não é a mesma. As quedas de tensão indutivas através dos cabos de conexão e o efeito de ondas trafegantes são responsáveis por isso.

Para-raios de óxido metálico (MOSA) sem gap, são os para-raios padrões a serem instalados em subestações ou diretamente nos terminais dos transformadores e nas terminações de cabos em linhas de distribuição. Como para-raios têm uma distância de proteção limitada, na faixa de alguns a até dezenas de metros, dependendo do nível de tensão do sistema, eles devem ser instalados o mais próximo possível do equipamento a ser protegido.

Pode ser necessário instalar para-raios adicionais nas entradas das linhas das subestações. Em alguns países, os para-raios de óxido metálico (MOSA) com gap interno são aplicados a sistemas de potência com Us até 52 kV e cobertos pela norma de ensaios IEC 60099-6.

Além desta aplicação geral de para-raios de óxido metálico (MOSA) como dispositivos de proteção, para-raios de linha (LSA) são frequentemente usados para linhas de transmissão aéreas e de distribuição. Eles evitam descargas nos isoladores devido às quedas diretas de descargas atmosféricas nos condutores de uma linha sem blindagem, ou por uma falha de blindagem em linhas com cabos para-raios, ou devido a uma descarga disruptiva de retorno (back flashover).

Para este fim, os para-raios de linha com gap externo (EGLA) ou sem gap (NGLA) são usados. Adicionalmente, os centelhadores ainda são considerados como um dispositivo de proteção alternativo, embora normas não estejam disponíveis no âmbito da IEC/ABNT. Em geral, porém, para-raios devem ser preferidos, uma vez que centelhadores produzem elevações bruscas de tensão diretamente no equipamento a ser protegido e sua característica de descarga para FFO é, às vezes, crítica.

Como não há norma, a tensão de descarga versus característica de tempo deve ser solicitada do fabricante ou estabelecida pelo usuário com base nas suas próprias especificações. As características de proteção e aplicação do MOSA são especificadas pela NBR 16050 e IEC 60099-5.

O procedimento geral para seleção de para-raios é recomendado na IEC 60099-5: a determinação da tensão contínua de operação, Uc; a determinação da tensão nominal Ur baseada nas sobretensões temporárias; a determinação da capacidade de absorção de energia W necessária e seleção da corrente nominal de descarga In; a determinação do nível de proteção a impulso atmosférico Upl e do nível de proteção a impulso de manobra Ups. Os níveis de proteção podem ser usados para as sobretensões representativas de frente lenta e de frente rápida.

A tensão suportável de coordenação para impulso atmosférico é determinada considerando o desempenho frente a descargas atmosféricas das linhas aéreas, a taxa de falha aceitável do equipamento e a zona de proteção do para-raios. O procedimento é iterativo. Se, após o procedimento de seleção, os níveis de proteção do MOSA forem muito altos, uma menor tensão contínua, uma maior corrente de descarga nominal, uma maior capacidade de absorção de energia ou uma distância reduzida entre o para-raios e o equipamento protegido devem ser investigadas.

Estas medidas resultam ou em menores tensões residuais do MOSA em uma dada amplitude de corrente imposta ou em níveis reduzidos de sobretensão no equipamento protegido para uma dada tensão residual do MOSA. A avaliação dos níveis de proteção fornece um valor que representa uma aproximação geralmente aceitável. A IEC 60099-5 fornece informações detalhadas sobre o desempenho de proteção de para-raios.

As seguintes tensões caracterizam o nível de proteção para frentes rápidas de um MOSA: o nível de proteção a impulso atmosférico Upl (também designado LIPL); a máxima tensão residual no impulso de corrente íngreme. O nível de proteção a impulso atmosférico é a máxima tensão residual na corrente nominal de descarga com uma onda 8/20 μs (NBR 16050).

Para a coordenação do isolamento de sistemas UHV, para-raios com baixos níveis de proteção são de particular importância. A corrente de descarga nominal de para-raios de UHV é tipicamente 20 kA.

A tensão de proteção resultante para impulso de corrente íngreme (com tempo de frente de 1 μs) tem que ser considerada no caso de quedas de tensão indutiva através dos cabos de conexão e no comprimento do para-raios. Os fundamentos são descritos na IEC 60099-5.

Os sistemas elétricos intrinsecamente seguros em atmosferas explosivas

A NBR IEC 60079-25 de 08/2021 – Atmosferas explosivas – Parte 25: Sistemas elétricos intrinsecamente seguros estabelece os requisitos específicos para construção e avaliação de sistemas elétricos intrinsecamente seguros, tipo de proteção “i”, destinados a serem utilizados, integralmente ou em parte, em locais onde a utilização de equipamento dos Grupos I, II ou III é requerida. Essa norma é destinada aos projetistas destes sistemas. Estes podem ser os fabricantes, consultores especialistas ou o usuário final.

Ela complementa e modifica os requisitos gerais da NBR IEC 60079-0 e os requisitos de segurança intrínseca da NBR IEC 60079-11. Quando um requisito desta norma conflitar com um requisito da NBR IEC 60079-0 ou da NBR IEC 60079-11, o requisito desta norma prevalece.

Os requisitos de instalação de sistemas do Grupo II ou Grupo III projetados de acordo com esta Norma são especificados na NBR IEC 60079-14. Os requisitos de instalação do Grupo I não são atualmente apresentados na NBR IEC 60079-14. Os requisitos de instalação para o Grupo I estão em elaboração. Um sistema intrinsecamente seguro conjunto de equipamentos interconectados, descritos em um documento descritivo do sistema, no qual os circuitos ou partes destes, destinados à instalação em atmosferas explosivas, são circuitos intrinsecamente seguros.

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O que deve ser feito em sistema contendo uma única fonte de alimentação?

O que fazer em sistemas contendo fontes de alimentação lineares e não lineares?

Qual o efeito da combinação da capacitância e indutância concentradas?

O que deve ser feito em falhas em multicabos?

Deve ser criado um documento descritivo para todos os sistemas intrinsecamente seguros. O documento descritivo deve incluir uma justificação técnica para a combinação dos equipamentos e deve incluir no mínimo o seguinte: um diagrama de blocos listando todos os equipamentos do sistema, incluindo o equipamento simples e o cabeamento de interconexão; uma identificação do Grupo de equipamento (para equipamentos dos Grupos II e III), o Nível de Proteção e o Nível de Proteção de Equipamento (EPL) para cada parte do sistema, a classificação de temperatura, e a faixa de temperatura ambiente de acordo com as Seções 5 e 6.

Incluir os requisitos e parâmetros permitidos do cabeamento de acordo com a Seção 8; os detalhes dos pontos de aterramento e de equipotencialização do qual a segurança intrínseca depende. Se aplicável, a confirmação do equipamento como “equipamento simples” de acordo com a NBR IEC 60079-11. Acrescentar o resultado da avaliação dos sistemas intrinsecamente seguros de acordo com a Seção 12, e a identificação única do documento.

Os requisitos encontrados nas Seções 5 a 12 devem ser utilizados para determinar o conteúdo do documento descritivo do sistema. O documento descritivo do sistema não é o mesmo que o desenho de controle especificado na NBR IEC 60079-11. O Anexo E mostra um exemplo de um diagrama típico, ilustrando os requisitos do documento descritivo do sistema.

Partes dos sistemas intrinsecamente seguros previstos para instalação em atmosferas explosivas devem ser classificadas de forma a atender aos requisitos de grupos de equipamentos de acordo com a NBR IEC 60079-0 e deve ser definida a classe de temperatura (para gases inflamáveis) ou uma temperatura máxima de superfície (para poeiras combustíveis) de acordo com os requisitos para temperaturas da NBR IEC 60079-0 e da ABNT NBR IEC 60079-11. Os equipamentos associados não previstos para utilização em uma atmosfera explosiva devem apenas ser classificados de forma a atender aos requisitos de grupos de equipamentos de acordo com a NBR IEC 60079-0.

Se o sistema intrinsecamente seguro ou partes deste sistema intrinsecamente seguro forem especificados como sendo adequados para operação fora da faixa normal de temperatura ambiente de – 20°C a + 40 °C, isso deve ser definido no documento descritivo do sistema. Diferentes partes de um mesmo sistema intrinsecamente seguro podem pertencer a diferentes grupos de equipamentos. O equipamento utilizado pode ter diferentes classes de temperatura e diferentes faixas de temperatura ambiente.

Cada parte do sistema intrinsecamente seguro destinado à instalação em atmosferas explosivas deve ter um Nível de Proteção “ia”, “ib” ou “ic” de acordo com a NBR IEC 60079-11 e um EPL de acordo com a NBR IEC 60079-0. Partes separadas do sistema podem ter um diferente Nível de Proteção de Equipamento ou EPL.

Para aplicações do Grupo I, um sistema intrinsecamente seguro pode ser “ib” em operação normal com alimentação externa, mas, quando a alimentação for removida sob circunstâncias de segurança definidas (por exemplo, falhas na ventilação), o sistema se torna “ia” quando alimentado por uma bateria de reserva (backup).

O Nível de Proteção será claramente definido para cada situação prevista. Quando os requisitos aplicáveis aos equipamentos de Nível de Proteção “ia” (ver a NBR IEC 60079-11) forem atendidos por um sistema intrinsecamente seguro ou parte de um sistema considerado uma entidade, este sistema ou parte deste deve ser considerado como tendo Nível de Proteção “ia”.

Quando os requisitos aplicáveis aos equipamentos de Nível de Proteção “ib” (ver a NBR IEC 60079-11) forem atendidos por um sistema intrinsecamente seguro ou parte de um sistema considerado uma entidade, este sistema ou parte deste deve ser considerado como tendo Nível de Proteção “ib”. Exemplo: um equipamento de campo com Nível de Proteção “ia” alimentado por um equipamento associado com Nível de Proteção “ib” resultaria em um sistema com Nível de Proteção “ib”, ou um equipamento de campo com o Nível de Proteção “ib” alimentado por um equipamento associado com Nível de Proteção “ia” resultaria também em um sistema com Nível de Proteção “ib”.

Quando os requisitos aplicáveis aos equipamentos de Nível de Proteção “ic” (ver a NBR IEC 60079-11) forem atendidos por um sistema intrinsecamente seguro ou parte de um sistema considerado uma entidade, este sistema ou parte deste deve ser considerado como tendo Nível de Proteção “ic”. Por exemplo, um equipamento de campo com Nível de Proteção “ia” alimentado por um equipamento associado com Nível de Proteção “ic” resultaria em um sistema com Nível de Proteção “ic”, ou um equipamento de campo com o Nível de Proteção “ic” alimentado por um equipamento associado com Nível de Proteção “ia” resultaria também em um sistema com Nível de Proteção “ic”.

Os parâmetros de segurança intrínseca do cabeamento de interconexão dos quais a segurança intrínseca depende, e sua origem, devem ser especificados na documentação descritiva do sistema. Se um tipo específico de cabo for especificado, então a justificativa para sua utilização deve ser incluída na documentação.

Os cabos para a interconexão devem estar em conformidade com os requisitos aplicáveis da Seção 9. As falhas no cabo devem ser avaliadas de acordo com os requisitos dessa norma. Os cabos com um único circuito intrinsecamente seguro devem estar em conformidade com os requisitos dessa norma.

A documentação descritiva do sistema deve especificar os tipos de multicabos permitidos de acordo com a Seção 9, se utilizados para circuitos específicos. No caso particular quando falhas entre circuitos separados não são consideradas, deve ser incluída uma “nota” no diagrama de blocos do documento descritivo do sistema com os seguintes dizeres: “quando o cabo de interligação utiliza parte de um multicabo contendo outros circuitos intrinsecamente seguros, este multicabo deve estar de acordo com os requisitos de um multicabo Tipo A ou B de acordo com o especificado na NBR IEC 60079-14”.

Um multicabo contendo circuitos classificados com Nível de Proteção “ia”, “ib” ou “ic” não pode conter circuitos não intrinsecamente seguros. Quando os circuitos com Níveis de Proteção “ia”, “ib” ou “ic” estiverem no mesmo cabo do Tipo A ou Tipo B, como especificado em 9.5.2 e 9.5.3, cada circuito mantém seu Nível de Proteção e grupo de equipamentos. Quando os circuitos com Níveis de Proteção “ia”, “ib” ou “ic” estiverem no mesmo cabo do Tipo C, como especificado nessa norma, a combinação dos circuitos deve ser avaliada para determinar o Nível de Proteção, EPL e o grupo de equipamentos aplicável.

Se o cabo for especificado como parte do sistema, então os condutores individuais ou cada fio de um condutor multifilar dentro de uma área classificada deve ter um diâmetro de pelo menos 0,1 mm; e a espessura radial de isolação de cada condutor de um multicabo interligando vários circuitos deve ser adequada ao diâmetro do condutor e a característica de isolação com um mínimo de 0,2 mm. Esta seção não é destinada a impedir a utilização de condutores desencapados em um sistema de sinalização. Estes condutores são considerados como um equipamento simples e não como cabeamento de interconexão.

A isolação de cabos utilizados para circuitos intrinsecamente seguros deve ser capaz de suportar o ensaio de rigidez dielétrica com duas vezes a tensão do circuito intrinsecamente seguro ou 500 V ca eficaz (ou 700 V cc), o que for maior. Os multicabos não podem ser utilizados para circuitos intrinsecamente seguros com tensões maiores que 90 V.

Os multicabos devem ser capazes de suportar um ensaio de rigidez dielétrica de pelo menos: 500 V ca eficaz ou 700 V cc aplicados entre quaisquer armaduras ou blindagens interligadas e todos os condutores interligados; e 1.000 V ca eficaz ou 1.400 V cc aplicados entre um feixe composto da metade dos condutores curto-circuitados do cabo e a outro feixe composto da outra metade dos condutores também curto-circuitados. Este ensaio não é aplicável a multicabos com blindagens condutivas para circuitos individuais.

Se não houver informações do fabricante do cabo, o ensaio de rigidez dielétrica deve ser conduzido de acordo com a norma apropriada ao cabo ou de acordo com a NBR IEC 60079-11. Não é um requisito dessa norma que a conformidade das especificações do fabricante seja verificada.

Os parâmetros de segurança intrínseca (Cc e Lc ou Cc e Lc/Rc) para todos os cabos utilizados em um sistema intrinsecamente seguro devem ser determinados como um dos seguintes: os parâmetros de segurança intrínseca mais restritivos informados pelo fabricante do cabo; os parâmetros de segurança intrínseca determinados por meio de uma amostra, seguindo o método de ensaio dos parâmetros de segurança intrínseca da NBR IEC 60079-14; quando a interconexão for realizada por dois ou três condutores de um cabo convencional (com ou sem blindagem) os seguintes valores podem ser utilizados: 200 pF/m e 1 μH/m ou uma relação de indutância por resistência (Lc/Rc) calculada pela divisão de 1 μH pela resistência de malha por metro especificada pelo fabricante.

Alternativamente, para correntes até Io = 3 A pode ser utilizada uma relação L/R de 30 μH/Ω. Quando um sistema FISCO for utilizado, os parâmetros do cabo devem atender aos requisitos do Anexo G. Quando blindagens condutivas são previstas para a segregação de circuitos intrinsecamente seguros distintos com o objetivo de evitar que estes circuitos se conectem, estas blindagens devem cobrir no mínimo 60% da área de superfície dos condutores.

Os multicabos devem ser classificados como Tipo A, Tipo B ou Tipo C, para fins de aplicação de falhas e avaliação da segurança do cabeamento dentro de um sistema intrinsecamente seguro. Os tipos de cabos são especificados nessa norma. O cabo Tipo A é um multicabo que possui blindagem condutiva individual, para cada circuito intrinsecamente seguro.

O cabo Tipo B é um multicabo para instalação fixa, protegido contra danos pelo tipo de instalação e que não contém qualquer circuito com uma tensão máxima Uo superior a 60 V. O cabo Tipo C é um multicabo que não é do Tipo A nem do Tipo B. Os invólucros utilizados para conexão de circuitos intrinsecamente independentes, como caixas de terminais, devem assegurar separações para conexões externas e atender aos requisitos aplicáveis de invólucros da NBR IEC 60079-11.

É recomendado que o documento descritivo do sistema indique claramente qual ponto ou pontos do sistema previstos para serem aterrados, e quaisquer requisitos especiais para estas conexões de equipotencialização. A utilização de dispositivos de proteção contra surtos que interconectam o circuito e a estrutura por meio de dispositivos não lineares como tubos de descarga de gás (GDT – Gas Discharge Tubes) e semicondutores não é considerada como afetando de forma adversa a segurança intrínseca do circuito desde que a corrente em operação normal do dispositivo seja menor que 10 μA.

Se um ensaio de isolação de 500 V for realizado, pode ser necessário desconectar os dispositivos de proteção contra surto para prevenir que estes invalidem o ensaio. Os sistemas intrinsecamente seguros que utilizam técnicas de supressão de surtos devem ser acompanhados por uma análise adequadamente documentada sobre o efeito de aterramento múltiplo indireto, considerando os critérios descritos anteriormente.

A capacitância e indutância dos dispositivos de supressão de surto devem ser consideradas na avaliação do sistema intrinsecamente seguro. A conformidade de um sistema intrinsecamente seguro deve ser demonstrada pela consideração do descrito a seguir e a figura abaixo apresenta os princípios da análise do sistema.

O equipamento individual é adequado para a área classificada de acordo com os requisitos de instalação como por exemplo ABNT NBR IEC 60079-14. O equipamento individual é adequado para a faixa de temperatura ambiente e a comparação entre as características de entrada e saída e parâmetros do equipamento devem ser avaliados separadamente.

Eventualmente a segurança dos dispositivos de campo é completamente especificada apenas por um desses parâmetros. Nestas circunstâncias, os parâmetros não especificados não são relevantes. Considerar os parâmetros dos cabos de interconexão; as falhas nos cabos; a adequabilidade e influência de equipamento simples; a separação da terminação e recursos de conexão; e o aterramento e equipotencialização.

Quando todas as informações necessárias estiverem disponíveis, é permitido aplicar a contagem de falhas para um sistema como um todo, até mesmo quando equipamentos de acordo com a NBR IEC 60079-11 forem utilizados. Esta é uma solução alternativa ao sistema de comparação usual direto entre características de entrada e saída de equipamentos separadamente certificados.

Para o Nível de Proteção “ic”, as falhas de cabeamento de campo são apenas consideradas quando cabos do Tipo C são especificados. É reconhecido que a aplicação de falhas para o sistema como um todo é menos rigorosa que a aplicação de falhas para cada equipamento individual; mas mesmo assim pode ser considerado para obter um nível de segurança adequado.

O projeto dos sistemas de prevenção de deflagração

A NBR 16978-1 de 06/2021 – Sistemas de prevenção de deflagração – Parte 1: Requisitos gerais especifica os requisitos gerais para projeto, instalação, ensaios, inspeção e manutenção de dispositivos e de sistemas de prevenção de deflagração de gases, vapores e/ou névoas inflamáveis, de pós combustíveis, de misturas híbridas e de seus componentes. A NBR 16978-2 de 06/2021 – Sistemas de prevenção de deflagração – Parte 2: Resistência mecânica – Requisitos especifica os requisitos para o projeto, a instalação, a inspeção e a manutenção de dispositivos e dos sistemas de prevenção pela técnica de resistência mecânica à pressão de deflagração de gases, vapores e/ou névoas inflamáveis, de pós combustíveis, de misturas híbridas e de seus componentes.

A NBR 16978-3 de 06/2021 – Sistemas de prevenção de deflagração – Parte 3: Isolamento – Requisitos especifica os requisitos para projeto, instalação, inspeção e manutenção de dispositivos e de sistemas de prevenção de deflagração por métodos de isolamento de gases, vapores e/ou névoas inflamáveis, de pós combustíveis, de misturas híbridas e de seus componentes. A NBR 16978-4 de 06/2021 – Sistemas de prevenção de deflagração – Parte 4: Supressão – Requisitos especifica os requisitos para projeto, instalação, comissionamento, inspeção e manutenção de dispositivos e de sistemas de prevenção de deflagração pela técnica de supressão aplicada a gases, vapores e/ou névoas inflamáveis, a pó combustíveis, a misturas híbridas e aos seus componentes.

A NBR 16978-5 de 06/2021 – Sistemas de prevenção de deflagração – Parte 5: Detecção e controle de fontes de ignição – Requisitos especifica os requisitos para projeto, instalação, inspeção e manutenção de dispositivos e do sistema de prevenção de deflagração, por métodos de detecção e controle de fontes de ignição, aplicados a gases, vapores e/ou névoas inflamáveis, pós combustíveis e/ou misturas híbridas e seus componentes associados. A NBR 16978-6 de 06/2021 – Sistemas de prevenção de deflagração – Parte 6: Métodos de controle de concentração – Requisitos especifica os requisitos para projeto, instalação, inspeção e manutenção de dispositivos e de sistemas de prevenção de deflagração por métodos de controle de concentração de oxigênio (oxidante) ou de material inflamável, como gases, vapores e/ou névoas inflamáveis, de pós combustíveis em suspensão, de misturas híbridas e de seus componentes, utilizando gases ou pós inertes.

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Como deve ser feita a aceitação do sistema de prevenção?

Quais são os requisitos de desempenho do projeto do sistema de prevenção de deflagração?

Por que aplicar o treinamento e o retreinamento a todas as pessoas envolvidas?

Qual o método de cálculo de contenção de deflagração para dois vasos interligados?

Como deve ser executado a análise de risco do sistema de isolamento de deflagração?

Qual é a função de um sistema de isolamento químico?

Quais são os dispositivos de detecção?

Como devem ser os supressantes e o cilindros de supressão?

Quais devem ser as funcionalidades da central de controle de detecção de faísca e indicadores?

No que consiste um sistema de extinção de faísca?

Os sistemas desenvolvidos de prevenção contra deflagração para projetos, dimensionamentos técnicos, instalações, inspeções e manutenções abrangem os seguintes princípios: a prevenção para evitar formação de atmosferas explosivas; a prevenção para evitar a presença de fontes de ignição; a prevenção de rompimento de equipamentos, tubulações, dutos e edificações; a proteção de pessoas/operadores. Os métodos de prevenção de deflagração apresentados nesta parte 1 são os seguintes: controle da concentração de substância inflamável/combustível; controle da concentração de oxidantes; detecção e controle de fontes de ignição; isolamento da deflagração; supressão da deflagração; e resistência mecânica à pressão de deflagração.

Cada sistema de prevenção de deflagração foi considerado como sendo uma parte desta norma. As premissas de projeto para a seleção e o dimensionamento do sistema de prevenção de deflagrações, conforme a NFPA 69, são: os setores de processo a serem protegidos; o fluxograma de engenharia (desenho dimensional dos equipamentos, instrumentação e intertravamentos de processo); a implantação física da instalação e detalhes; os dados técnicos de processo (pressões, temperaturas, vazões, etc.); a especificação técnica dos equipamentos (resistência mecânica); a ficha de informação de segurança de produtos químicos (FISPQ); as características de explosividade dos produtos manuseados; os ensaios de explosividade dos produtos manuseados, quando necessário; a descrição do processo e das condições de operação (normal, anormal, emergência e fora de operação); a matriz ou descrição de causa e efeito (intertravamentos de processo); a análise de riscos dos cenários de deflagração do processo; o desenho de classificação de área; e os desenhos elétricos e ou unifilares.

O Anexo B apresenta as características de explosividade de uma seleção de pós combustíveis. A tabela abaixo apresenta o modelo de formulário de inspeção anual para sistemas de prevenção contra deflagrações.

O proprietário ou o gestor da instalação de processo é responsável pela elaboração e revisão do estudo de análise de risco desta instalação. A partir deste estudo de análise dos cenários de deflagração, é definido o sistema de prevenção de deflagração adequado para esta instalação. O fabricante do sistema de prevenção de deflagração é responsável pela elaboração da análise de risco deste sistema.

Deve-se ressaltar que a técnica de resistência mecânica não pode ser utilizada para sistemas que contenham o potencial de detonação. A contenção da pressão de deflagração não pode ser aplicada para sistemas onde dois ou mais equipamentos estiverem conectados por tubulações ou dutos de grande diâmetro, a menos que uma das seguintes condições seja atendida: em tubulações interligadas contendo um sistema de isolamento da deflagração, atendendo às limitações técnicas dos equipamentos da instalação; em tubulações interligadas contendo painéis de alívio de explosão de deflagração, atendendo as limitações técnicas dos equipamentos da instalação; onde os equipamentos interligados são projetados para conter as pressões ocasionadas por efeitos da pré-pressurização (ver Anexo A); se vaso protegido, a montante da tubulação de interligação, houver um sistema de isolamento de deflagração ou um painel de alívio de deflagração.

Caso haja proteção no vaso protegido, o vaso a jusante da tubulação de interligação não precisa de cálculo de resistência mecânica. Igualmente para pressões manométricas iniciais iguais ou superiores a 2 barg somente quando a relação de pressão máxima de deflagração (R) for determinada por ensaio ou por cálculos. A pressão manométrica inicial pode aumentar rapidamente para um potencial de detonação.

Por este motivo recomenda-se efetuar um ensaio com os dados de pressão disponíveis. As limitações das especificações pelo desempenho do equipamento e pelas condições de operação não podem ser excedidas. Essas limitações incluem: as distâncias mínima e máxima de uma barreira da entrada da tubulação ou do duto; as taxas de fluxo do processo; a direção de fluxo; a resistência do fluxo; a detecção menor do que Pest, quando o equipamento estiver protegido por um dispositivo de alívio; e a temperatura e pressão do processo.

Os componentes do sistema de isolamento químico expostos ao ambiente de processo devem ser capazes de resistir à pressão máxima de deflagração esperada. Os requisitos de desempenho do projeto e os documentos do sistema de prevenção de deflagração pelo método de isolamento, conforme a NFPA 69, são apresentados na NBR 16978-1.

O isolamento ativo ou passivo permite a interrupção ou mitigação das fontes de ignição, de pressões que possam ocorrer em vasos e equipamentos que estejam interligados por tubulações ou dutos e/ou equipamentos de transporte de partículas sólidas combustíveis. O isolamento ativo necessita de detecção, de controle e da resposta do sistema eletrônico que aciona a barreira isolante.

O isolamento passivo cria uma barreira isolante que reage à frente da pressão de deflagração. Pode-se dizer que a supressão da deflagração envolve um sistema de alta pressão de extinção de incêndio que detecta e extingue uma deflagração antes da criação de uma pressão com potencial destrutivo.

Os sistemas desenvolvidos de prevenção contra deflagração pelo método de supressão para projetos, dimensionamentos técnicos, instalações, inspeções abrangem os seguintes princípios: a prevenção para evitar a formação de atmosferas explosivas; a prevenção para evitar a presença de fontes de ignição; a proteção das pessoas e/ou dos operadores. Os métodos de prevenção de deflagração por supressão apresentados nesta parte da NBR 16978 são: a detecção da fonte de ignição; e o controle das fontes de ignição.

O sistema de supressão de deflagração pode proteger os sistemas e/ou os equipamentos de: processo, por exemplo, reatores, misturadores, misturadores de pá, pulverizadores, moinhos, secadores, fornos, filtros, peneiras e/ou coletores de pós; o armazenamento, por exemplo, tanques atmosféricos, pressurizados ou de baixa pressão e instalações móveis; o manuseio de produtos combustíveis, por exemplo, transportadores pneumáticos e de parafusos e/ou elevadores de canecas; o laboratório e/ou planta-piloto, incluindo capelas, estufas, células de ensaio e outros equipamentos; e as salas de abastecimento de aerossóis.

O projeto do sistema de supressão deve se basear nos resultados de ensaios técnicos de aplicação efetuados por organização independente. O sistema de supressão a ser instalado no processo deve ser garantido por certificação de organização independente e deve atender à legislação vigente.

O fabricante do sistema de supressão deve fornecer toda a documentação técnica ao gestor da instalação a ser protegida, inclusive os desenhos mecânicos e elétricos, os relatórios dos ensaios e os manuais de operação e de manutenção. Quaisquer mudanças de processo realizadas na instalação existente ou durante a instalação do sistema de supressão devem ser aprovadas pelo fabricante e pelo gestor da instalação, sendo adequadamente documentada.

Os procedimentos de instalação, comissionamento, inspeção, manutenção e limpeza devem estar de acordo com as instruções do fabricante do sistema de supressão, que também deve definir a sua periodicidade. O Anexo A apresenta a sequência de atuação e um modelo de instalação do sistema de supressão.

Os procedimentos de inspeção, manutenção e limpeza devem ser entregues ao proprietário ou ao gestor da instalação de processo, antes da partida do sistema de supressão de deflagração. A responsabilidade pela garantia de execução da inspeção, limpeza e manutenção preventiva é do proprietário ou gestor da instalação.

A frequência de inspeção depende do ambiente e das condições de serviço a que o sistema está exposto. Entretanto, recomenda-se a inspeção trimestral ou logo após eventos naturais (furacões, geadas, etc.) e manutenções ou paradas que possam afetar a confiabilidade de atuação do sistema de supressão.

Os sistemas de detecção de faíscas, de separação de faíscas e de detecção e extinção de faíscas são considerados como um sistema de prevenção de deflagração, por isto são necessárias medidas adicionais para combate a incêndio e de proteção contra explosão. As faíscas podem ocorrer no beneficiamento, processamento e transporte de materiais resultando em incêndios e/ou explosões. Além disso, as faíscas também podem ser originadas por materiais que não pertencem ao processo, como ferramentas, superfícies quentes, calor originado de fricção e superaquecimento.

Desta forma, os equipamentos como silos, filtros (coletores de pó), secadores, moinhos, peneiras, transportadores, lixadeiras e outros equipamentos conectados a transportadores contêm riscos potenciais de incêndio e/ou deflagração e são passíveis de proteção. O fabricante do sistema de detecção e controle de fontes de ignição deve fornecer toda a documentação técnica ao gestor da instalação a ser protegida, inclusive os desenhos mecânicos e elétricos, os relatórios dos ensaios e os manuais de operação e de manutenção.

Quaisquer mudanças de processo realizadas na instalação existente ou durante a instalação do sistema de detecção e controle de fontes de ignição deve ser aprovada pelo fabricante e pelo gestor da instalação, sendo adequadamente documentada. Os métodos de controle de concentração para evitar a deflagração de gases ou vapores inflamáveis e pós combustíveis em suspensão apresentados nesta parte da NBR 16978 são os seguintes: a concentração de oxigênio (oxidante); e a concentração do material inflamável.

Os métodos de controle de concentração de oxigênio ou de material inflamável para evitar a deflagração podem proteger os sistemas e/ou equipamentos de: processo, por exemplo, reatores, misturadores, pulverizadores, moinhos, secadores, fornos, filtros, peneiras, ciclones e/ou coletores de pós; armazenamento, por exemplo, funis de alimentação e silos; manuseio de produtos combustíveis, por exemplo, transportadores pneumáticos e de parafusos e/ou elevadores de canecas; espaços enclausurados ou confinados, por exemplo, salas ou edificações.

A redução da concentração de oxidante (oxigênio), utilizando diluentes inertes, é controlada continuamente por meio de instrumentação adequada para esta finalidade, associada a alarme de segurança de nível baixo de oxigênio para o ser humano. Este método pode ser utilizado para vasos e/ou espaços confinados.

Em espaços confinados ou enclausurados, a ausência de oxigênio é prejudicial para a presença de operadores, e deve ser utilizada conforme as seguintes as condições: a operação controlada remotamente; os operadores devem utilizar de respirador autônomo e outras medidas de segurança, se necessário; a sinalização de segurança, indicando que o equipamento e/ou o local está operando com deficiência de oxigênio.

Em presença de gases ou vapores inflamáveis e pós combustíveis, os diluentes mais comuns são: nitrogênio, dióxido de carbono (CO2), argônio, hélio, gás de combustão e vapor de água. Também podem ser utilizados como diluentes, em presença de pós combustíveis, os pós inertes, sulfato de cálcio (CaSO4), bicarbonato de sódio (NaHCO3) e difosfato de amônia (NH4H2PO4).

Os ensaios de imunidade em equipamentos elétricos e eletrônicos

A NBR IEC 61000-4-13 de 05/2021 – Compatibilidade eletromagnética (EMC) – Parte 4-13: Técnicas de ensaio e medição – Harmônicas e inter-harmônicas, incluindo sinalização por rede elétrica na porta de alimentação ca, ensaios de imunidade de baixa frequência define os métodos de ensaio de imunidade e uma faixa de níveis de ensaios básicos recomendados para equipamentos elétricos e eletrônicos com corrente nominal de até 16 A por fase em perturbações de frequências de até 2 kHz (inclusive para redes de 50 Hz) e 2,4 kHz (para redes de 60 Hz) para harmônicas e inter-harmônicas em redes de alimentação de baixa tensão. Não se aplica a equipamentos elétricos e eletrônicos conectados a redes de 16 2/3 Hz ou 400 Hz ca.

Os ensaios para essas redes serão cobertos em normas futuras. O objetivo desta norma é estabelecer uma referência comum para a avaliação da imunidade funcional de equipamentos elétricos e eletrônicos, quando submetido a harmônicas e inter-harmônicas e frequências de sinalização através da rede elétrica.

O método de ensaio documentado nesta parte descreve um método consistente para avaliar a imunidade de um equipamento ou sistema contra um fenômeno definido. Conforme descrito no Guia IEC 107, esta é uma publicação básica de EMC para uso pelos comitês de produtos da IEC. Conforme também declarado no Guia 107, os comitês de produtos da IEC são responsáveis por determinar se essa norma de ensaio de imunidade deve ser ou não aplicável e, se aplicável, são responsáveis por determinar os níveis de ensaio e os critérios de desempenho adequados.

O TC 77 e seus subcomitês estão preparados para cooperar com os comitês de produtos na avaliação do valor de ensaios de imunidade específicos para seus produtos. A verificação da confiabilidade dos componentes elétricos (por exemplo, capacitores, filtros, etc.) não faz parte do escopo desta norma. Os efeitos térmicos de longo prazo (maiores que 15 min) não são considerados nesta norma.

Os níveis propostos são mais adaptados para ambientes residenciais, comerciais e industriais leves. Para ambientes industriais pesados, os comitês de produtos são responsáveis pela definição de uma Classe X com os níveis necessários. Eles também têm a possibilidade de definir formas de onda mais complexas para suas próprias necessidades. No entanto, as formas de onda simples propostas foram observadas principalmente em várias redes (curva plana para sistemas monofásicos) e também em redes industriais (curva de oscilação para sistemas trifásicos).

A NBR IEC 61000-4-39 de 05/2021 – Compatibilidade eletromagnética (EMC) – Parte 4-39: Técnicas de medição e ensaio – Campos radiados nas proximidades – Ensaio de imunidade especifica os requisitos de imunidade para equipamentos elétricos e eletrônicos quando expostos à energia eletromagnética radiada de transmissores de RF utilizados nas proximidades. Estabelece os níveis de ensaio e os procedimentos de ensaio necessários. A faixa de frequência aplicável é de 9 kHz a 6 GHz.

São considerados equipamentos de instalação fixa expostos a dispositivos de transmissão portáteis, equipamentos móveis expostos a dispositivos de transmissão fixos e equipamentos móveis expostos a outros dispositivos de transmissão móveis. O objetivo deste documento é estabelecer uma referência comum para avaliar os requisitos de imunidade de equipamentos elétricos e eletrônicos expostos a campos eletromagnéticos de RF radiados de fontes a distâncias próximas.

Entende-se que esta parte não substitui os requisitos gerais de imunidade de equipamentos elétricos e eletrônicos à energia eletromagnética radiada conforme indicado na NBR IEC 61000-4-3 e outras partes da IEC 61000 e que é aplicável apenas se um equipamento ou sistema for exposto a fontes de perturbação nas proximidades. No contexto deste documento, proximidade geralmente se refere a uma distância de separação entre o equipamento de origem e vítima menor ou igual a 200 mm para frequências maiores que 26 MHz e 500 mm para frequências menores que 26 MHz.

Os métodos de ensaio documentados nesta parte descrevem métodos consistentes para avaliar a imunidade de um equipamento ou sistema contra um fenômeno definido na respectiva faixa de frequência. Os comitês de produto considerariam a aplicabilidade do ensaio e, se necessário, selecionariam o método de ensaio aplicável, dependendo do ESE, faixa de frequência, fonte de perturbação, etc.

Como descrito no Guia IEC 107, esta é uma publicação básica da EMC para uso pelos comitês de produtos da IEC. Como também declarado no Guia 107, os comitês de produtos da IEC são responsáveis por determinar se esta norma de ensaio de imunidade é ou não aplicável, se aplicável, eles são responsáveis por determinar os níveis de ensaio e critério de desempenho. O TC 77 e seus subcomitês estão preparados para cooperar com os comitês de produtos na avaliação do valor de ensaios de imunidade específicos para seus produtos.

Este documento trata de ensaios de imunidade relacionados a campos magnéticos e eletromagnéticos de RF de qualquer fonte utilizada nas proximidades de outros equipamentos ou sistemas elétricos ou eletrônicos. Este documento é um método de ensaio independente. Não convém que outros métodos de ensaio sejam utilizados como substitutos para reivindicar a conformidade com este documento.

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Quais são os níveis de ensaio de harmônicas?

Quais são as frequências entre frequências harmônicas (para redes de 60 Hz)?

Quais são as características do gerador de ensaio?

Quais são os níveis de ensaio na faixa de frequência de 9 kHz a 150 kHz?

Quais são os níveis de ensaio na faixa de frequência de 26 MHz a 380 MHz?

O que é a ponta de prova de corrente?

As harmônicas são tensões e correntes senoidais com frequências que são múltiplos inteiros da frequência na qual o sistema de alimentação opera. As perturbações harmônicas são geralmente causadas por equipamentos com características não lineares de tensão-corrente ou por comutação periódica de cargas sincronizadas com a rede.

Estes equipamentos podem ser considerados como fontes de correntes harmônicas. As correntes harmônicas das diferentes fontes produzem quedas de tensão harmônicas através da impedância da rede. Como resultado da capacitância do cabo, da indutância da linha e da conexão dos capacitores de correção do fator de potência, a ressonância paralela ou em série pode ocorrer na rede e causar um evento de amplificação de tensão harmônica mesmo em um ponto remoto da carga que causa a distorção.

As formas de onda propostas são o resultado da soma de diferentes ordens harmônicas de uma ou várias fontes harmônicas. Entre as harmônicas da frequência de alimentação, de tensão e de corrente, podem ser observadas outras frequências que não são um múltiplo inteiro da fundamental. Eles podem aparecer como frequências discretas ou como um espectro de banda larga. A soma de diferentes fontes inter-harmônicas não é provável e não é considerada nesta norma.

As frequências de sinal que variam de 100 Hz a 3 kHz usadas em redes ou partes delas para transferir informações de um ponto de transmissão para um ou mais pontos de recepção. Para o escopo desta norma, a faixa de frequência é limitada a 2,4 kHz (2,4 kHz/60 Hz). Para a curva de Meister, ver a figura abaixo.

As correntes harmônicas são geradas em pequena parte por equipamentos de geração, transmissão e distribuição e, em maior parte, por cargas industriais e residenciais. Às vezes, existem poucas fontes gerando correntes harmônicas significativas em uma rede; o nível da harmônica individual da maioria dos outros dispositivos é baixo, no entanto, estes podem dar uma contribuição relativamente alta à distorção harmônica da tensão, pelo menos para harmônicas de ordem baixa devido ao seu somatório.

As correntes harmônicas significativas em uma rede podem ser geradas por cargas não lineares, por exemplo, os retificadores controlados e não controlados, especialmente com suavização capacitiva (por exemplo, usados em televisão, conversores de frequência estáticos indiretos e diretos e lâmpadas com reator embutido), porque essas harmônicas estão aproximadamente na mesma fase de diferentes fontes e há apenas uma compensação insuficiente na rede; os equipamentos controlados por fase, alguns tipos de computadores e equipamentos UPS.

As fontes podem produzir harmônicas em um nível constante ou variável, dependendo do método de operação. As fontes de inter-harmônicas podem ser encontradas em redes de baixa tensão (BT), bem como em redes de média tensão (MT) e alta-tensão (AT). As inter-harmônicas produzidas nas redes de média tensão/alta-tensão fluem para as redes de baixa tensão que elas alimentam e vice-versa. As principais fontes são conversores de frequência estáticos indiretos e diretos, máquinas de solda e fornos a arco elétrico.

A parte 4-39 é uma norma internacional que fornece requisitos de imunidade e procedimentos de ensaio relativos a perturbações radiadas causadas por campos de radiofrequência de dispositivos utilizados nas proximidades. É impossível ignorar que o ambiente eletromagnético cotidiano mudou bastante. Há pouco tempo, transceptores portáteis, modulados em frequência (FM) para negócios, segurança pública e comunicações por radioamador, representavam as aplicações de RF predominantes.

A distribuição foi limitada (por exemplo, por licenças) e, na maioria dos casos, as antenas radiantes estavam fora dos edifícios para obter uma alta eficiência. A situação mudou quando a tecnologia permitiu a fabricação de telefones celulares compactos com baixo peso e preço razoável. Serviços sem fio (DECT, telefones celulares, UMTS/WiFi/WiMAX/Bluetooth®1, babá eletrônica etc.) passaram a ser amplamente utilizados e aceitos.

Reconhecer o fato de que o equipamento para essas novas tecnologias possa ter a antena dentro do prédio e até mesmo dentro da carcaça do dispositivo e ser onipresente em praticamente qualquer ambiente, inclusive no trabalho, em casa e no transporte público, cria novas situações para a exposição do equipamento à energia de RF. Com as novas tecnologias digitais, os métodos tradicionais de modulação de AM e FM deram lugar a modulações digitais com uma variedade de características diferentes de amplitude e largura de banda.

Embora os níveis gerais de energia de transmissão com média de tempo possam ter diminuído ao longo do tempo devido à melhoria da densidade da rede e à migração de serviços, os níveis de potência máxima possíveis (pulso de pico) em outras bandas aumentaram significativamente. Além disso, a incorporação de várias antenas de transmissão (para suportar, por exemplo, links WiFi e Bluetooth), fatores de forma em evolução, taxas de bits mais altas para facilitar a transferência de dados e o acesso à internet e o uso de fones de ouvido sem fio resultaram em um padrão mais complexo e diversificado de uso e exposição.

A portabilidade aumentada dos dispositivos de transmissão também reduziu drasticamente a distância de separação entre fontes de energia de RF radiada e equipamentos que provavelmente serão perturbados por essa energia. Espera-se que a revolução da tecnologia sem fio continue a evoluir com novas aplicações utilizando frequências de micro-ondas cada vez mais altas.

O ensaio de imunidade de acordo com as normas existentes, como NBR IEC 61000-4-3, IEC 61000-4-20, IEC 61000-4-21 e IEC 61000-4-22, pode não ser adequado para avaliar a compatibilidade com os campos elétricos e magnéticos complexos gerados por emissores de RF localizados nas proximidades (por exemplo, a alguns centímetros) da superfície do equipamento eletrônico. Os níveis de potência necessários para as intensidades de perturbação mais altas associadas a distâncias de separação muito pequenas podem tornar a aplicação de algumas das normas de ensaio existentes bastante desafiadora ou proibitiva do ponto de vista de custos.

Novas tecnologias também usam campos magnéticos. Os campos não são homogêneos e variam consideravelmente em magnitude e direção em uma região do espaço. Normalmente, eles podem ser gerados por motores, transformadores de potência, fontes de alimentação comutadas, portas de vigilância eletrônica antifurto (EAS) de maior potência ou transmissores de sistemas de identificação por radiofrequência (RFID), sistemas de carregamento indutivo e dispositivos de comunicação de campo próximo (NFC).

Os campos dessas fontes diminuem rapidamente à medida que a distância da fonte aumenta. Como essas novas tecnologias usam uma faixa muito grande do espectro de frequências, é necessário usar diferentes métodos de ensaio que considerem o comportamento físico do acoplamento magnético na faixa de frequência mais baixa e a característica mais elétrica baseada na faixa de frequência mais alta.

Além disso, as características físicas e elétricas amplamente divergentes dos tipos de equipamentos que podem ser afetados por transmissores portáteis nas proximidades, bem como as aplicações para as quais esse equipamento é utilizado, indicam a necessidade de vários métodos de ensaio. Atualmente, este documento abrange fontes de perturbação de campo magnético na faixa de frequência de 9 kHz a 26 MHz. Na faixa de frequência de 26 MHz a 380 MHz, ainda não foram definidos ensaios. Na faixa de frequência de 380 MHz a 6 GHz, é definido o ensaio utilizando uma antena corneta TEM.

Argumentou-se que, especialmente na faixa de frequência acima de 380 MHz, os métodos de ensaio especificados não levam em consideração as possíveis variações na impedância de campo de uma situação real dos transmissores na proximidade, que podem representar fontes com impedâncias de campo muito abaixo da impedância de campo distante de 377 Ω (fontes de campo predominantemente magnéticas) e muito acima de 377 Ω (fontes de campo predominantemente elétricas). Na faixa de frequência acima de 380 MHz, o comprimento de onda do sinal é tal que o campo próximo reativo da fonte começa a apenas alguns centímetros da fonte (cerca de 0,1λ).

A essa distância, a impedância de campo se aproxima cada vez mais da impedância de campo distante de 377 Ω. A antena corneta TEM representa uma fonte de campo com impedância próxima a 377 Ω. Estão em andamento atividades para identificar os tipos de antenas que podem ser caracterizadas por impedância de campo e padrão de radiação em um tamanho de janela de iluminação especificado, que, para facilitar o ensaio, deve ser o maior possível e cobrir, preferencialmente, uma grande faixa de frequência.

Os tipos de antena que não são cobertos pelos direitos de propriedade intelectual do fabricante e que podem ser caracterizados de forma inequívoca, por exemplo, por escaneamento em campo próximo ou caracterização por modelamento numérico, são preferidos para a presente norma básica. A imunidade do equipamento sob ensaio (ESE) às perturbações dos transmissores de RF pode ser ensaiada utilizando vários métodos diferentes, incluindo os descritos nas NBR IEC 61000-4-3, IEC 61000-4-20, IEC 61000-4-21, IEC 61000-4-22 e nesta parte da NBR IEC 61000, como mostrado na figura abaixo.

Esta parte descreve métodos de ensaio exclusivos para a situação em que o transmissor é utilizado próximo ao ESE e o caso de campos magnéticos não homogêneos (ver a figura abaixo). Nesse contexto, proximidade geralmente se refere a distâncias de separação entre o transmissor e o equipamento de 200 mm ou menos para campos de RF (frequências maiores que 26 MHz) e 500 mm para campos magnéticos (frequências menores que 26 MHz). O equipamento de instalação fixa sendo exposto a dispositivos portáteis de transmissão, equipamentos móveis expostos a dispositivos de transmissão fixa, e equipamentos móveis expostos a outros dispositivos de transmissão móvel são considerados.

As perturbações eletromagnéticas consideradas neste documento são limitadas a sinais contínuos de banda estreita (que podem ser modulados por pulso ou amplitude em até 1 kHz), mas não incluem sinais de perturbação de natureza basicamente transitória ou impulsiva (como, por exemplo, pulso eletromagnético). As frequências ou faixas de frequência a serem selecionadas para ensaio são limitadas àquelas em que dispositivos emissores de RF intencionais realmente operam.

Convém que o nível aplicado durante o ensaio seja selecionado de acordo com a potência máxima de saída esperada do dispositivo transmissor e a provável, ou especificada, distância de separação entre sua antena transmissora e o equipamento sujeito à perturbação criada pelo dispositivo transmissor. Informações adicionais podem ser encontradas no Anexo B.

Não se pretende que o ensaio seja aplicado continuamente em toda a faixa de frequência coberta por este documento. Em vez disso, as faixas de frequência a serem ensaiadas devem ser definidas (por exemplo, pelos comitês de produtos) de acordo com as frequências em que é esperado que ocorra interferência de transmissores intencionais nas proximidades.

O sinal de ensaio aplicado deve ser definido dentro de cada faixa de frequência, de acordo com as condições descritas a seguir. O passo de frequência é definido utilizando passos lineares na faixa de frequência abaixo de 26 MHz (ver a Tabela 5 em 8.5.3 nessa parte).

Acima de 26 MHz, as etapas de frequência são definidas como 1% da frequência real, a menos que o ensaio seja realizado em bandas de transmissão de rádio específicas. Além disso, os ensaios em frequências pontuais podem ser realizados em qualquer frequência/frequências de interesse. Se o ensaio for realizado em uma banda de transmissão de rádio específica, o ponto de partida para as etapas de frequência é escolhido como a frequência central da faixa selecionada.

O ensaio é então realizado nas frequências de passo mais altas que a frequência central, utilizando tamanhos de passo de 1% da frequência real. O ensaio também é realizado em frequências mais baixas que a frequência central, utilizando tamanhos de passo de -1% da frequência real. Recomenda-se analisar as frequências potencialmente sensíveis (por exemplo, as frequências de clock) separadamente, desde que essas frequências estejam dentro da faixa de frequência a ser ensaiada.

REVISTA DIGITAL ADNORMAS – Edição 160 | Ano 4 | 27 de Maio 2021

Acesse a versão online: https://revistaadnormas.com.br       Revista AdNormas - Ed 160 Ano 3
Edição 160 | Ano 4 | 27 de Maio 2021
ISSN: 2595-3362 Acessar edição
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As características de desempenho dos transformadores de corrente (TC)

A NBR 6856 de 04/2021 – Transformador de corrente com isolação sólida para tensão máxima igual ou inferior a 52 kV – Especificação e ensaios especifica as características de desempenho de transformadores de corrente (TC) destinados a serviços de medição, controle e proteção, com tensões máximas iguais ou inferiores a 52 kV, com isolamento sólido. Os requisitos específicos para transformadores de corrente para uso em laboratórios e transdutores ópticos não estão incluídos nesta norma. Não se aplica a: TC polifásicos; TC isolados a gás; TC óptico; TC com isolamento imerso em óleo; TC para resposta em regime transitório; outros dispositivos destinados a obter correntes reduzidas de um circuito primário, mas que não se enquadrem nas definições de TC.

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O que é um transformador de corrente para serviços de proteção classe PXR?

Qual deve ser o fator de correção da altitude?

Qual deve ser o fator térmico nominal (Ft)?

Quais são as representações das correntes nominais e relações nominais?

Devem ser consideradas condições normais de serviço, transporte e instalação as condições especificadas a seguir. Devem ser consideradas condições especiais as que podem exigir construção especial e/ou revisão de algum valor nominal e/ou cuidados especiais no transporte, instalação ou funcionamento do TC, e que devem ser levadas ao conhecimento do fabricante. Ver condições especiais especificadas abaixo. Os transformadores de corrente devem ser projetados para operar nas condições de temperatura indicadas na tabela abaixo.

A altitude não pode exceder a 1.000 m acima do nível do mar (m.a.n.m.). São consideradas condições normais de serviço para transformadores de corrente de uso interno: a influência de radiação solar desprezível; o ar ambiente não significativamente poluído com poeira, fuligem, gases corrosivos, vapores ou sal; as condições de umidade como a seguir. O valor médio da umidade relativa, medido durante um período de 24 h, que não exceda 95%; o valor médio da pressão de vapor de água, para um período de 24 h, que não exceda a 2,2 kPa; o valor médio da umidade relativa, para um período de um mês, que não exceda 90%; e o valor médio da pressão de vapor d’água, para um período de um mês, que não exceda a 1,8 kPa.

Para estas condições, ocasionalmente pode ocorrer condensação. A condensação pode ocorrer quando houver mudanças súbitas de temperatura, em períodos de alta umidade. Para a prevenção dos efeitos de alta umidade e condensação, como descargas através do isolamento ou corrosão das partes metálicas, o transformador de corrente é projetado de modo a suportar estes tipos de problemas.

A condensação pode ser prevenida por projeto especial do invólucro, por meio de ventilação satisfatória, aquecimento ou uso de equipamento de desumidificação. São consideradas condições normais de serviço para transformadores de corrente de uso externo: o valor médio da temperatura de ar ambiente, medido em um período de 24 h, que não exceda 35 °C; radiação solar de até 1.000 W/m²; ar ambiente poluído com poeira, fuligem, gases corrosivos, vapores ou sal, com os níveis de poluição especificados de acordo com a Tabela 17 na norma; pressão de vento não superior a 700 Pa, correspondendo a uma velocidade do vento de 34 m/s.

Para essas condições, a ocorrência de condensação e precipitação é levada em consideração. O valor da frequência nominal é de 60 Hz. Para as condições especiais de serviço, quando os transformadores de corrente forem utilizados em condições diferentes das determinadas, as especificações dos usuários devem ser conforme descrito a seguir. Para a instalação a uma altitude maior que 1.000 m, a distância de arco externo sob condições atmosféricas normalizadas deve ser determinada multiplicando-se as tensões suportáveis requeridas no local de serviço por um fator k, conforme a figura acima.

Para o isolamento interno, a rigidez dielétrica não é afetada pela altitude. Recomenda-se que o método para verificação do isolamento externo seja acordado entre o fabricante e o usuário. O desempenho térmico do TC é afetado em altitudes superiores a 1.000 m, devido à redução da densidade do ar.

Se um TC for especificado para condições de serviço acima de 1.000 m e ensaiado abaixo de 1.000 m, os limites de elevação de temperatura dados na Tabela 12 (disponível na norma) devem ser corrigidos, conforme especificado em 5.6. Para a instalação em lugares em que a temperatura ambiente pode estar significativamente fora da faixa das condições de serviço normais indicadas em 4.2.1, as temperaturas mínimas e máximas devem ser especificadas pelo usuário.

Em certas regiões com ocorrência frequente de ventos quentes e úmidos, mudanças súbitas de temperatura podem resultar em condensação, mesmo em lugar fechado. Sob certas condições de radiação solar, podem ser necessárias medidas apropriadas, como, por exemplo, o uso de telhado, ventilação forçada, etc., para não exceder as elevações de temperatura especificadas. Podem ser especificados valores diferentes de 60 Hz.

São consideradas condições especiais relacionadas a vibrações: as vibrações devido a operações de manobra ou curto-circuito para subestações blindadas; a sujeição a vibrações devido a tremores de terra, cujo nível de severidade deve ser especificado pelo usuário em conformidade com as normas pertinentes. Existem outros fatores a serem considerados condições especiais de serviço.

Todas as condições não previstas nesta norma devem ser consideradas condições especiais de serviço e devem ser objeto de acordo entre o fabricante e o usuário, como: a exposição a ar excessivamente salino, vapores, gases ou fumaças prejudiciais; a exposição a poeira excessiva; a exposição a materiais explosivos em forma de gases ou pó; a sujeição a condições precárias de transporte e instalação; a limitação de espaço na sua instalação; a instalação em locais excessivamente úmidos e possibilidade de submersão em água; os requisitos especiais de isolamento; os requisitos especiais de segurança pessoal contra contatos acidentais em partes vivas do TC; a dificuldade na manutenção; o funcionamento em condições não usuais, como regime ou frequência incomuns ou forma de onda distorcida.

Os sistemas de aterramento considerados são: o sistema com neutro isolado; o sistema de aterramento ressonante; o sistema com neutro aterrado, que pode ser um sistema com neutro solidamente aterrado; e um sistema com neutro aterrado por meio de impedância. Os valores normalizados de corrente primária nominal são preferencialmente: 10 A – 15 A – 20 A – 25 A – 30 A – 40 A – 50 A – 60 A – 75 A e seus múltiplos e submúltiplos decimais.

A corrente secundária nominal deve ser escolhida de acordo com a prática do local onde o transformador for usado. Os valores-padrão são 1 A e 5 A. Para os transformadores ligados em delta, os valores 1 A e 5 A divididos por √3, e também 1 A e 5 A, são considerados valores-padrão.