Painéis de baixa tensão TTA

out, 2012

Edição 80 – Setembro de 2012

Por Nunziante Graziano

Panorama atual e o que muda na normalização brasileira com a publicação da IEC 61439:2011

Para compreendermos melhor a importância desta publicação, devemos analisar a predominância das normas da IEC pelo mundo. Com exceção dos Estados Unidos, do Canadá e do Japão, todos os demais países do mundo utilizam como referência normativa as famílias da IEC. Como ilustração, a norma internacional de instalações elétricas de baixa tensão é a IEC 60364-7-709 Ed. 2.1, de 26/03/2012, enquanto no Brasil temos a ABNT NBR 5410, de 30/09/2004, com base na família IEC. Para montagem de painéis de baixa tensão, temos pelo mundo a IEC-61439-1 e 2, de 19/08/2011, enquanto no Brasil, temos a ABNT NBR IEC-60439-1, de 30/05/2003. Para componentes, conhecidos na IEC como aparelhagem, existe a família IEC-60947-x, de 30/03/2011, e no Brasil temos a ABNT NBR IEC-60947, de 31/05/2006.

 

 

Com isso, cabe a pergunta: para que um novo padrão de montagem de painéis de baixa tensão? A resposta passa pelos seguintes motivos: necessidade de se projetar o sistema geral de acordo com as normas; carência de controle das várias interfaces com sistemas adjacentes; busca incessante de proteção às pessoas contra quaisquer perigos devido às falhas dos painéis; novos requisitos de maior capacidade de operação, manutenção e modificação; calamidade de 80% dos painéis de baixa tensão, pelo mundo, estar em desacordo com as normas vigentes; requisitos normativos atuais não serem claros o suficiente; e o fato de o conceito PTTA (PartiallyTypetested Assembly) sofrer inúmeros abusos.

Sendo assim, atualmente, temos no Brasil a vigência da família atual ABNT NBR IEC 60439, tendo as subdivisões ou capítulos:

  • ABNT NBR IEC 60439-1 – Painéis TTA/PTTA e cláusulas comuns;
  • ABNT NBR IEC 60439-2 – Barramentos blindados;
  • ABNT NBR IEC 60439-3 – Painéis de distribuição de uso inadvertido.

Com a nova revisão já vigente na Europa, temos a IEC 61439-1 – Cláusulas comuns; a IEC 61439-2 – Conjuntos de manobra de baixa tensão de uso geral; a IEC 61439-3 – Painéis de distribuição de uso inadvertido; a IEC-61439-4 – Instalações elétricas de baixa tensão; a IEC 61439-5 – Montagem de redes públicas; e, finalmente, a IEC 51439-6 – Barramentos blindados.

O ponto mais obscuro e, consequentemente, mais polêmico da norma vigente no Brasil é a definição de TTA/PTTA. Relembremos, portanto:

  • Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão com ensaios de tipo totalmente testados (TTA): são conjuntos de manobra e controle de baixa tensão em conformidade com um tipo ou sistema estabelecido, sem desvios que influenciem significativamente o desempenho em relação àquele conjunto típico verificado, que está em conformidade com esta norma.
  • Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão com ensaios de tipo parcialmente testados (PTTA): são os conjuntos de manobra e controle de baixa tensão contendo disposições de tipo ensaiado e disposições de tipo não ensaiado, contando que o último é derivado (por exemplo: por meio de cálculo) de disposições de tipo ensaiado que satisfizeram os ensaios pertinentes.

Para estabelecimento de TTA/PTTA, os ensaios de tipo necessários devem estar de acordo com a norma ABNT NBR IEC 60439-1:

Tipo 1 – Propriedades dielétricas:

Tipo 1.1 – Ensaio de impulso atmosférico: como condições de ensaio, temos que a tensão de impulso deve ser corrigida pelo fator de altitude ao nível do mar e a tensão de impulso 1,2/50 µs deve ser aplicada três vezes em cada polaridade a intervalos mínimos de 1s e, para aprovação, não devem ocorrer perfurações ou descargas para o ensaio ser considerado satisfatório.

Tipo 1.2 – Ensaio de tensão suportável de frequência industrial: também deve ser aplicado como ensaio de rotina, popularmente conhecido como tensão aplicada ou highpot, depende da tensão nominal para estabelecimento da tensão de ensaio e o critério de aceitação é a não ruptura do dielétrico durante um minuto em todas as posições determinadas na norma.

Tipo 2 – Corrente suportável de curta duração (curto-circuito):

Esse ensaio não é compulsório se a corrente for inferior a 10 kA. O fabricante deve especificar a corrente, mas as condições de ensaio são previstas na norma. A duração, exceto quando expresso pelo fabricante, é de 1 s. Em todas as posições, é necessária assimetria de 2,5 para 50 Hz ou de 2,6 para 60 Hz. Para aprovação, os critérios são:

  • Barramentos não devem apresentar deformações inaceitáveis;
  • Não deve haver perda de partes usadas para conexão dos condutores;
  • Não deve haver deformação do invólucro, sendo permissível até a extensão em que o grau de proteção não seja prejudicado e as distâncias de isolação não sejam reduzidas a valores menores que as especificadas;
  • Não deve haver distorção do barramento ou da estrutura que prejudique a inserção ou extração de unidades extraíveis;
  • O equipamento deve ser capaz de suportar um ensaio dielétrico a um valor de tensão para a condição pós-ensaio prescrita na norma, como: entre todas as partes energizadas e a massa, bem como entre cada polo e todos os outros polos conectados à massa.

Para PTTA, deve ser feita por ensaio parcial ou por extrapolação de dispositivos similares conforme IEC 61117. Ressalta-se aqui um dos grandes pontos de abusos que ocorrem, por parte dos fabricantes, na comprovação aos usuários do PTTA com base num TTA.

Tipo 3 – Eficácia do circuito de proteção:

Baseia-se na verificação da eficácia da conexão entre partes condutoras expostas nos conjuntos e o circuito de proteção, em que a resistência não deve exceder 0,1 Ω. Verifica-se também a suportabilidade do conjunto da corrente admitida de curto-circuito do circuito de proteção, sendo que, para este ensaio, realiza-se teste trifásico com os relés de proteção atuantes. Finalmente, para verificação da eficácia dos circuitos de proteção, realiza-se ensaio monofásico com os relés de proteção atuantes. Para todos os casos, não deve haver soldagem dos contatos, deformações relevantes em barras, quebra de isoladores e, principalmente, os disjuntores ou dispositivos de seccionam

ento devem ser manobráveis e extraíveis, quando aplicáveis.

Tipo 4 – Distâncias de isolação e escoamento:

Baseia-se na verificação das distâncias por medição. Essa medida é que se determina, associada às propriedades dielétricas, o grau de poluição admissível ao conjunto.

Figura 1 – Distância de isolação e escoamento.

Como ilustração, a Figura 1 mostra a distância de escoamento, representada pela superfície do isolador, enquanto a distância de isolação é o caminho mais curto entre as duas partes vivas, representadas pelos dois retângulos nas laterais.

Tipo 5 – Funcionamento mecânico:

O desempenho satisfatório deve ser verificado depois da instalação do conjunto. O número de ciclos de operação é 50. Todas as portas, dispositivos manobráveis (disjuntores, seccionadoras, etc.)‏, dispositivos extraíveis e fechaduras devem ser manobrados em ciclos completos de operação, por cinquenta vezes, ininterruptamente, para, propositalmente, levar à fadiga os diversos dispositivos.

Tipo 6 – Grau de proteção IP:

É o índice fornecido por um conjunto contra contato com partes energizadas, penetração de corpos sólidos estranhos e líquidos, de acordo com a ABNT NBR IEC 60529, de 17/06/2011.‏ Para conjuntos previstos para instalação abrigada, em que não há nenhum requisito para proteção contra penetração de água, são preferidas as seguintes denominações: IP-00, IP-2X, IP-3X, IP-4X e IP-5X.

Um conjunto fechado é, no mínimo, IP-2X. O grau de proteção externo pode ser diferente dos compartimentos internos. Exemplo: face de serviço: IP-20, demais, IP-00. Para um PTTA, nenhum código IP pode ser dado a menos que as verificações apropriadas possam ser feitas de acordo com a IEC 60659, ou seja, usados invólucros pré-fabricados previamente ensaiados.

Tabela 1 – Referência numérica dos diversos códigos para instalação abrigada

Tipo 7 – Limites de elevação de temperatura:

É o ensaio que verifica a capacidade de um conjunto conduzir, sem sobreaquecer-se, a corrente nominal descrita pelo fabricante como aceitável. A elevação de temperatura de um elemento ou de uma parte é a diferença entre a temperatura deste elemento ou da parte medida, sob condições de ensaio, e da temperatura ambiente fora do conjunto. Para aprovação, são aceitos os seguintes limites:

  • Terminais para condutores externos: 70 K;
  • Barramentos e condutores: limite de resistência mecânica e térmica do material;
  • Limite de temperatura admissível dos materiais isolantes em contato com o condutor (exemplo: Epóxi = 140 K)‏;
  • Meios de operação manual: metálico: 15 K e isolante: 25 K;
  • Invólucros e fechamentos externos: metálico: 30 K e isolante: 40 K;
  • Componentes incorporados: conforme requisitos de cada componente e declarações de cada fabricante.

Hoje, como ensaios de rotina da ABNT NBR IEC 60439-1, temos: ensaio dielétrico de isolação: rigidez dielétrica (tensão aplicada à frequência industrial); medidas de proteção: verificação das medidas de proteção (contato direto e indireto com partes vivas) e da continuidade elétrica dos circuitos de proteção (inspeção visual, conexões, torque de parafusos, etc.)‏ e medição da resistência de isolação (megger).

Outro ponto bastante polêmico é a separação interna. São sete as possibilidades: formas de 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A e 4B.  Para determinação dessas possibilidades, devemos nos atentar a três pontos: posição e localização dos barramentos gerais, das unidades funcionais e dos pontos de conexão dos cabos externos.

Figura 2 – Posição e localização dos barramentos gerais, das unidades funcionais e dos pontos de conexão.

Forma 1 – Todos os pontos de referência estão dentro do mesmo invólucro externo, mas não existe nenhuma separação entre eles.

Forma 2A – Todos os pontos de referência estão dentro do mesmo invólucro externo, mas as unidades funcionais estão separadas dos barramentos e pontos de conexão, mas não entre si.

Forma 2B – Todos os pontos de referência estão dentro do mesmo invólucro externo, mas as unidades funcionais e pontos de conexão estão separados dos barramentos, mas não entre si.

Forma 3A – Todos os pontos de referência estão dentro do mesmo invólucro externo, mas as unidades funcionais estão separadas dos barramentos e pontos de conexão, que também estão separadas entre si, mas barramentos e pontos de conexão estão no mesmo compartimento.

Forma 3B – Todos os pontos de referência estão dentro do mesmo invólucro externo, mas as unidades funcionais estão separadas dos barramentos e pontos de conexão, que também estão separadas entre si e pontos de conexão e barramentos estão em compartimentos diferentes.

Forma 4A – Todos os pontos de referência estão dentro do mesmo invólucro externo, mas as unidades funcionais e pontos de conexão estão separados dos barramentos, sendo que unidades funcionais e pontos de conexão estão juntos no mesmo compartimento, que são individuais.

Forma 4B – Todos os pontos de referência estão dentro do mesmo invólucro externo, mas as unidades funcionais e pontos de conexão estão separados dos barramentos, sendo que unidades funcionais e pontos de conexão também estão separados entre si, em compartimentos individuais.

De acordo com a nova publicação da IEC, as principais diferenças com relação à vigente são:

– Verificação dos conjuntos prioritariamente por ensaios de tipo;

– Possibilidade de verificação sob claras e rígidas condições (para alguns requisitos);

– Possibilidade de comparação com referência testada (regras de projeto);

– As extrapolações ou cálculos incluem margens de segurança;

– Os ensaios de rotina incluem dez testes ao invés de três.

Outra inclusão polêmica é o reconhecimento da prática comum entre as multinacionais presentes em nosso mercado, que habilitam montadores lo

cais para serem vetores de venda de seus produtos, que doravante terão regras estabelecidas.

“Fabricado sob responsabilidade de…”

São três as condições possíveis quanto ao direito de usufruto de um relatório de ensaio de tipo:

1 – Fabricante original: executor do projeto e da fabricação, que apresenta todos os ensaios de tipo em seu nome.

2 – Montador autorizado: responsável pela montagem, baseia-se nos procedimentos do idealizador e é responsável pela execução dos ensaios de rotina.

3 – Sistema de montagem: kit de peças compreendido por gama de componentes mecânicos e elétricos, projetados e produzidos pelo fabricante original, e que passa ao usuário a responsabilidade de montagem sob instruções do fabricante original.

Como ensaios de tipo, a nova diretriz apresenta três famílias de ensaios como obrigatórios: ensaios de construção, ensaios de performance e ensaios de rotina.

Família de ensaios de construção

Resistência de materiais e partes (10.2): resistência à corrosão (severidades “A” e “B”); Propriedades dos materiais isolantes: calor de operação, anormal e fogo; içamento: pontos de ancoragem e partes de transporte; impactos mecânicos.

Grau de proteção “IP-xxy” (10.3), com base na IEC 60529/EN 60529. Primeiro dígito corresponde à proteção de pessoas e proteção contra penetração de sólidos. Segundo digito permanece como proteção contra penetração de líquidos. Um terceiro dígito opcional é inserido para proteção contra o acesso de partes conhecidas, como: A – costas da mão, B – dedos ? 12 mm, C – ferramenta ? 2,5mm e D – ferramenta ? 0,1mm.

Folgas e distâncias de escoamento (10.4): pretende garantir segurança e confiabilidade com a longevidade dos equipamentos, tentando evitar por deposição de poeira, a ignição do arco elétrico, o decréscimo da performance do isolamento por envelhecimento de corrente de corrosão e danos às conexões por oxidação. Estabelece ainda os graus de poluição relacionados às distâncias de isolamento e escoamento, mas impõe limites de distância mínima entre partes vivas para cada grau de poluição.

Características de eficácia da montagem do circuito de proteção/barra de terra (10.5): ensaio é executado a 60% de Icw, em que todas as partes condutoras devem ser capazes de suportar e proteger contra consequências de falhas no painel ou em curtos-circuitos externos alimentados por ele.

Incorporação de equipamentos de manobra e componentes (10.6): essa verificação é feita com base nas regras estabelecidas pelos fabricantes de dispositivos e componentes. Assim, a instalação dentro de unidades funcionais deve seguir parâmetros de segurança, como a região perimetral de disjuntores e as recomendações mínimas de operação e manutenção seguras, de acordo com o fabricante de cada componente.

Circuitos elétricos internos e suas conexões (10.7): a verificação também é executada por confronto com regras estabelecidas pelos fabricantes. Assim, barramentos, cabos, links, peças auxiliares devem ser montados sob as regras dos fabricantes e as condições ambientais. Vibrações, conexões dos cabos, temperatura ambiente, estresse decorrente de correntes de defeito e estresse decorrente de efeitos térmicos e envelhecimento (downgrade) devem ser considerados.

Terminais para condutores externos (10.8): a forma construtiva, a curvatura, o tipo e a seção dos cabos devem ser considerados na aceitação dos espaços destinados aos terminais. Cabe ao projetista informar o instalador e o fabricante do conjunto de manobra as bitolas e modelos dos cabos.

Família de ensaios de performance

Propriedades dielétricas (10.9) – ensaio de impulso atmosférico. Condições de ensaio: a tensão de impulso é corrigida pelo fator de altitude ao nível do mar e a tensão de impulso 1,2/50 µs deve ser aplicada três vezes em cada polaridade a intervalos mínimos de 1 s. Também deve ser executado ensaio de rigidez dielétrica sob frequência industrial.

Elevação de temperatura (10.10): neste ensaio, foram incorporadas modificações importantes em relação à norma vigente. Com a revisão, cada circuito deve ser testado separadamente; todos os circuitos juntos devem ser capazes de conduzir simultaneamente; não devem existir pontos excessivamente quentes; devem ser verificados por testes ou outros métodos; o barramento geral pode ser testado separadamente e o isolamento deve suportar os limites máximos alcançados.

Corrente suportável de curta duração (10.11) – não requerido quando for inferior a 10 kA. O fabricante deve especificar a corrente, mas as condições de ensaio são previstas na norma. A duração, exceto quando expresso pelo fabricante, é de 1 s. Os limites aceitos são: barramentos não devem apresentar deformações inaceitáveis; não deve haver perda de partes usadas para conexão dos condutores; deformação do invólucro é permissível até a extensão em que o grau de proteção não seja prejudicado e as distâncias de isolação não sejam reduzidas a valores menores que as especificadas; o equipamento deve ser capaz de suportar um ensaio dielétrico a um valor de tensão para a condição pós-ensaio prescrita na norma como: entre todas as partes energizadas e a massa e entre cada polo e todos os outros polos conectados à massa.

Compatibilidade eletromagnética (10.12): nesta nova publicação, figuram como testes obrigatórios, dependendo de condições específicas, testes de imunidade e testes de emissão. Testes prévios de imunidade e emissão de fabricantes de cada componente podem ser apresentados e evitam novos testes no conjunto.

Operação mecânica (10.13): Ao invés de 50 operações como atualmente, a repetição deverá ser feita 200 vezes, com a finalidade de garantir a longevidade dos diversos mecanismos.

Família de ensaios de rotina

Grau de proteção, folgas e distâncias de escoamento, proteção contra choques elétricos e integridade dos circuitos de proteção, incorporação de componentes, incorporação de equipamentos de manobra e componentes, terminais para condutores externos, operação mecânica, propriedades dielétricas e cablagem, performance operacional e funcional.

Conclusão

A nova publicação tem como propósito prover mais segurança e confiabilidade aos conjuntos de manobra e controle em invólucro metálico de baixa tensão. Com isso, eliminam-se os conceitos de TTA e PTTA. Para alcanç

ar esse objetivo, foram estabelecidas regras mais claras e responsabilidades entre fabricante original e montador autorizado. Finalmente, pretende-se garantir maior confiabilidade aos resultados com muito mais ensaios que antes, por meio de 12 ensaios de verificação e 10 de rotina, ao invés de sete de tipo e três de rotina. Pergunta-se ao fim: Quanto tempo deverá tomar a inspeção de um painel na fábrica de acordo com a nova publicação?

*Nunziante Graziano é engenheiro eletricista, mestre em Energia pelo Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (IEE/USP), pós-graduado em Política e Estratégia da Associação dos Diplomados da Escola Superior de Guerra ADESG-SP. É membro da ABNT/CB-3/CE:03:17.03 – Conjunto de Manobra e Controle em Invólucro Metálico para tensões acima de 1 kV até e, inclusive, 36,2 kV; e membro do conselho diretor do IEE/USP. Atualmente, é sócio-gerente de projetos e desenvolvimento e responsável técnico da Indústria, Montagem e Instalações Gimi Ltda.

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