NR 10NR 10NR 10NR 10Introdução a Segurança com

Eletricidade

Introdução à Segurança Introdução à Segurança com Eletricidadecom Eletricidade

A eletricidade é vital na vida moderna.A eletricidade é vital na vida moderna. Os acidentes ocorridos com eletricidade Os acidentes ocorridos com eletricidade

no lar e no trabalho, são os que ocorrem no lar e no trabalho, são os que ocorrem com maior freqüência e com maior freqüência e comprovadamente os que trazem as mais comprovadamente os que trazem as mais graves conseqüências.graves conseqüências.

As normas de segurança estabelecem As normas de segurança estabelecem que as pessoas devam ser informadas que as pessoas devam ser informadas sobre os riscos a que se expõem, assim sobre os riscos a que se expõem, assim como conhecer seus efeitos e as medidas como conhecer seus efeitos e as medidas de segurança aplicáveis.de segurança aplicáveis.

No dia a dia, seja no lar ou na indústria a maior No dia a dia, seja no lar ou na indústria a maior preocupação sem dúvida é com o choque preocupação sem dúvida é com o choque elétrico, visto que este é o tipo de acidente que elétrico, visto que este é o tipo de acidente que ocorre com maior freqüência.ocorre com maior freqüência.

Incêndios e explosões causados pela Incêndios e explosões causados pela eletricidade são sinistros que ocorrem com eletricidade são sinistros que ocorrem com menor freqüência.menor freqüência.

È importante alertar que os riscos do choque È importante alertar que os riscos do choque elétrico e os seus efeitos estão diretamente elétrico e os seus efeitos estão diretamente ligados aos valores das tensões ( voltagens ) da ligados aos valores das tensões ( voltagens ) da instalação, e é bom lembrar que apenas altas instalação, e é bom lembrar que apenas altas tensões provocam grandes lesões.tensões provocam grandes lesões.

Por outro lado, existem mais pessoas expostas Por outro lado, existem mais pessoas expostas à baixa tensão do que ás altas tensões, e à baixa tensão do que ás altas tensões, e também os leigos normalmente não se expõem também os leigos normalmente não se expõem ás altas tensões, proporcionalmente podemos ás altas tensões, proporcionalmente podemos considerar que as baixas tensões são as mais considerar que as baixas tensões são as mais perigosas.perigosas.

O maior risco no trabalho com a O maior risco no trabalho com a eletricidade é o contato direto, que eletricidade é o contato direto, que pode ser definido como o ocorrido pode ser definido como o ocorrido quando uma pessoa tem acesso a quando uma pessoa tem acesso a alguma parte energizada de uma alguma parte energizada de uma instalação, provocando uma passagem instalação, provocando uma passagem de corrente através do corpo, uma vez de corrente através do corpo, uma vez que este é condutor e fecha um curto que este é condutor e fecha um curto circuito entre a massa e a terra. circuito entre a massa e a terra.

O que torna a eletricidade mais O que torna a eletricidade mais perigosa do que outros riscos físicos perigosa do que outros riscos físicos como o calor, o frio e o ruído é que ela como o calor, o frio e o ruído é que ela só é sentida pelo organismo quando o só é sentida pelo organismo quando o mesmo está sob sua ação.mesmo está sob sua ação.

Conceitos de Perigo, Risco, Conceitos de Perigo, Risco, Acidente e IncidenteAcidente e Incidente

Perigo:Perigo: Uma situação que pode ocasionar uma lesão Uma situação que pode ocasionar uma lesão dano ao meio ambiente, instalações ou equipamentos. dano ao meio ambiente, instalações ou equipamentos. Ex: EletricidadeEx: Eletricidade

Risco:Risco: “ Se expor ao perigo ou possibilidade de “ Se expor ao perigo ou possibilidade de perigo, podendo comprometer a integridade física de perigo, podendo comprometer a integridade física de pessoas e/ou animais, ou provocar danos ás pessoas e/ou animais, ou provocar danos ás instalações” Atitude frente ao perigoinstalações” Atitude frente ao perigo

Incidente:Incidente: “ Um evento não desejado, que sob “ Um evento não desejado, que sob circunstâncias ligeiramente diferentes, poderia ter circunstâncias ligeiramente diferentes, poderia ter resultado em dano ás pessoas, aos animais, á resultado em dano ás pessoas, aos animais, á propriedade, ao meio ambiente ou em perda no propriedade, ao meio ambiente ou em perda no processo”.processo”.

Acidente:Acidente: “ Um evento não desejado que resulte em “ Um evento não desejado que resulte em danos ás pessoas, aos animais, á propriedade, perda danos ás pessoas, aos animais, á propriedade, perda no processo produtivo ou ao meio ambiente”. “ no processo produtivo ou ao meio ambiente”. “ Acidentes resultam de um contato com uma Acidentes resultam de um contato com uma substância ou fonte de energia acima da capacidade substância ou fonte de energia acima da capacidade limite do corpo humano ou estrutura”.limite do corpo humano ou estrutura”.

ESTATISTICASESTATISTICAS

43 % DOS ACIDENTES OCORREM 43 % DOS ACIDENTES OCORREM NAS RESIDÊNCIASNAS RESIDÊNCIAS

30 % NAS EMPRESAS30 % NAS EMPRESAS 27 % NÃO ESPECIFICADOS 27 % NÃO ESPECIFICADOS

Custo Produzido pelos Custo Produzido pelos AcidentesAcidentes

Muitas organizações ainda não se Muitas organizações ainda não se conscientizaram de que o acidente é um fator conscientizaram de que o acidente é um fator de aumento de custos. Com certeza não de aumento de custos. Com certeza não conhecem claramente a extensão destes conhecem claramente a extensão destes custos e, o pior, os assumem como se fossem custos e, o pior, os assumem como se fossem normais no processo produtivo.normais no processo produtivo.

Sabemos que os acidentes não são eventos Sabemos que os acidentes não são eventos normais de um processo, todos são evitáveis. normais de um processo, todos são evitáveis. É importante também citar que as mesmas É importante também citar que as mesmas causas que atuam nos acidentes também causas que atuam nos acidentes também atuam em perdas de produtividade e atuam em perdas de produtividade e qualidade, sem dizer que os acidentes podem qualidade, sem dizer que os acidentes podem atingir diretamente a imagem da empresa, atingir diretamente a imagem da empresa, causando perdas incalculáveis.causando perdas incalculáveis.

Algumas EstatísticasAlgumas Estatísticas

59 % Estão na Faixa de 0 a 30 anos59 % Estão na Faixa de 0 a 30 anos 73% são do sexo feminino73% são do sexo feminino 48 % dos acidentes ocorrem nas grandes 48 % dos acidentes ocorrem nas grandes

cidadescidades 19% não se acidentam em sua própria 19% não se acidentam em sua própria

residênciaresidência 53% da população diz já ter sofrido 53% da população diz já ter sofrido

choque elétricochoque elétrico 82% julga ter conhecimentos mínimos 82% julga ter conhecimentos mínimos

suficientes para o uso seguro da energia;suficientes para o uso seguro da energia; 100% da população admite pelo menos 100% da população admite pelo menos

um habito desaconselhável para o uso da um habito desaconselhável para o uso da energia;energia;

8 % diz possuir DR ( Disjuntor Residual )8 % diz possuir DR ( Disjuntor Residual )

Dentre as funções de um sistema de proteção as Dentre as funções de um sistema de proteção as

principais são:principais são: • Salvaguardar a integridade física de operadores, usuários do sistema e animais;

• Evitar ou minimizar danos materiais;

• Retirar de serviço um equipamento ou parte do sistema que se apresente defeituoso;

• Melhorar a continuidade do serviço;

• Diminuir despesas com manutenção corretiva;

• Melhorar os índices DEC (duração de interrupção equivalente por consumidor) e FEC (freqüência de interrupção equivalente por consumidor)

Eletricidade mata!

Propriedades básicas de um sistema Propriedades básicas de um sistema de proteçãode proteção

• Confiabilidade: probabilidade do sistema de proteção funcionar com segurança e corretamente, sob todas as circunstâncias.

• Seletividade: o sistema de proteção que possui esta propriedade é capaz de reconhecer e selecionar as condições que deve operar, a fim de evitar operações desnecessárias.

• Velocidade: um sistema de proteção deve possibilitar o desligamento do trecho ou equipamento defeituoso no menor tempo possível.

• Sensibilidade: um sistema de proteção deve responder às anormalidades com menor margem possível de tolerância entre a operação e não operação dos seus equipamentos. Por exemplo, um relé de 40 A com 1% de tolerância é mais sensível do que outro de 40 A com 2%.

Níveis de atuação de um sistema de

proteção

Proteção principal: Em caso de falta dentro da zona protegida, é quem deverá atuar primeiro.

Proteção de retaguarda: é aquela que só deverá atuar quando ocorrer falha da proteção principal.

Proteção auxiliar: é constituída por funções auxiliares das proteções principal e de retaguarda, cujos objetivos são sinalização, alarme, temporização, intertravamento, etc.

Sistema Básico de ProteçãoSistema Básico de Proteção

O boneco dentro da caixa tem energia armazenada. Esta energia manifesta-se quando

o boneco salta e designa-se por energia potencial elástica.

Curto-circuitoCurto-circuito

Em sistemas elétricos trifásicos e aterrados, os curtos-circuitos podem ser de quatro tipos:

• Trifásico;• Bifásico;• Bifásica-terra;• Fase-terra

De acordo com o tempo de duração, De acordo com o tempo de duração, estas faltas podem ser classificadas estas faltas podem ser classificadas

em:em:• Transitórias passageiras ou de curtas durações;• Permanentes

As principais causas destas As principais causas destas faltas são :faltas são :

• Galhos de árvores que tocam os condutores;

• Falhas de isoladores (rachaduras, sujeira, maresia, etc.);

• Atos de vandalismos (tiros, objetos jogados sobre os condutores, etc.);

• Batidas de automóveis nas estruturas;

• Pequenos animais ao subirem nas estruturas (pássaros, ratos , gatos, etc.);

• Sobretensões de manobras e descargas atmosféricas;

• Erros humanos (aterrar a linha durante uma operação de manutenção e, depois, energizá-la semdesfazer o aterramento);

• Outros

CHAVES-FUSÍVEIS PARA PROTEÇÃO DE CHAVES-FUSÍVEIS PARA PROTEÇÃO DE

ALIMENTADORES E TRANSFORMADORESALIMENTADORES E TRANSFORMADORES Classicamente, os sistemas de distribuição primários, aéreos, trifásicos e aterrados, constituídos por condutores nus, têm os seus sistemas de proteção de sobrecorrentes constituídos por chaves-fusíveis, religadores, relés em conjunto com disjuntores e seccionalizadores ou chaves seccionadoras automáticas.

Chaves fusíveisChaves fusíveisAs chaves-fusíveis são dispositivos eletromecânicos que têm como função básica, interromper o circuito elétrico quando ocorrer a fusão do elo-fusível.

Possuem as seguintes características para especificação:

· Tensão nominal;

· Freqüência;

· Nível básico de isolamento para impulso (NBI);

· Corrente nominal;

· Corrente de curta-duração

· Corrente de interrupção (capacidade de interrupção);

Chaves-fusíveis de distribuição:Chaves-fusíveis de distribuição:· NBI de sistemas de distribuição (para a · NBI de sistemas de distribuição (para a classe de tensão 15kV: 25 ou 34kV);classe de tensão 15kV: 25 ou 34kV);· Mecanicamente, são construídas para · Mecanicamente, são construídas para montagem em cruzetas;montagem em cruzetas;· Tensões nominais de sistemas de · Tensões nominais de sistemas de distribuição. No Brasil, as mais comuns distribuição. No Brasil, as mais comuns são: 11,4kV, 13,2kV, 13,8kV ( estas são são: 11,4kV, 13,2kV, 13,8kV ( estas são consideradas da classe 15kV) e 23,1 Kv e consideradas da classe 15kV) e 23,1 Kv e 34,5kV. 34,5kV.

De acordo com sua aplicação as De acordo com sua aplicação as chaves-fusíveis são classificadas chaves-fusíveis são classificadas

em dois tipos: distribuição e em dois tipos: distribuição e força.força.

Chaves-fusíveis de força

De modo geral, são empregadas em subestações para proteção de barramentos, transformadores, bancos de capacitores, e "bypass" de disjuntores.

Possuem NBI para classes de tensões mais elevadas (69KV, 138KV, por exemplo), cujos Níveis Básicos de Isolação (NBI) são 350kV e 650kV, respectivamente.Geralmente, as capacidades de interrupção são superiores às das chaves-fusíveis de distribuição.

Mecanicamente , são construídas para montagens em estruturas de subestações.

De maneira geral, as chaves-fusíveis empregadas até 25kV, são ditas de distribuição. Acima deste valor, são consideradas de força. Entretanto, essa regra não é rígida.

Sistema

Dimensionamentos:Dimensionamentos:

Chaves-fusíveisChaves-fusíveis Capacidade de interrupção

Corrente nominal.

Elos-fusíveis:

Os elos-fusíveis são a parte ativa das chaves-fusíveis; Os elos-fusíveis são identificados por sua corrente nominal e tipo;

São classificados em dois grandes grupos: distribuição e força.

· Tipo K - Elos-fusíveis rápidos;· Tipo T - Elos-fusíveis lentos· Tipo H - Elos-fusíveis de alto surto (high surge), de ação lenta para surtos de corrente (a corrente transitória de magnetização de transformador, por exemplo)

Correntes nominais normalmente padronizadas para esses elos-fusíveis:· Valores preferenciais para os tipos K e T : 1, 2, ,5 , 6 , 10 , 15 , 25 , 40 , 65 , 100 , 140 e 200 A· Valores não preferenciais para os tipos K e T: 8 , 12 , 20 , 30 , 50 e 80 A .· Valores para os tipo H : 1 , 2 , 3 , 5 A .

Distribuição:

pilha

Dimensionamento de elos-Dimensionamento de elos-fusíveisfusíveis

Elos-fusíveis para proteção Elos-fusíveis para proteção de transformadorde transformador

Os elos-fusíveis de proteção de transformador, devem satisfazer aos seguintes requisitos:

a) Operar para curtos-circuitos no transformador ou na rede secundária;

b) Suportar continuamente, sem fundir, a sobrecarga permissível ao transformador. Para transformador de distribuição, admite-se uma sobrecarga de duas vezes a sua carga nominal.

c) De acordo com a curva de tempos máximos admissíveis para sobrecorrentes em transformador, deverá fundir num tempo inferior a 17s , com correntes de 2,5 a 3 vezes a corrente nominal do transformador;

d) Não deverá fundir para a corrente transitória de energização do transformador, estimada em 8 a 12 vezes a sua corrente nominal (para transformador com potência até 2MVA). Considera-se este transitório com duração em torno de 0,1s.

e) Deve coordenar com as proteções à montante e a jusante do

transformador;

f) Deve coordenar com a curva térmica do transformador.

Elos-fusíveis para proteção de Elos-fusíveis para proteção de

circuitos primárioscircuitos primários

O dimensionamento de elos-fusíveis para proteção de circuitos primários, leva em conta os critérios de corrente e seletividade.

A - A corrente nominal do 1º elo-fusível de um ramal, no sentido da carga para a fonte, deverá ser igual ou maior do que 1,5 vezes o valor máximo da corrente de carga medida ou convenientemente avaliada no ponto considerado.

B- Os demais elos-fusíveis instalados à montante do anterior deverão obedecer aos critérios a seguir:B.1- A capacidade nominal do elo-fusível deverá ser igual ou maior do que 1,5 vezes o valor máximo da corrente de carga medida ou convenientemente avaliada no ponto de instalação;B.2 - O elo protegido deverá coordenar com o elo protetor.

C - Quando existir três ou mais elos-fusíveis em cascata, poderá se tornar impraticável a obediência aos critérios anteriores. Portanto, deverá ser sacrificada a perfeição da coordenação, mantendo-se, porém, a seletividade.

D - Para maior facilidade de coordenação de elos-fusíveis, deverá ser evitado o uso de elos tipo H como proteção de circuitos, ficando restrito à proteção de transformadores de distribuição. Para proteção de circuitos deverão ser empregados apenas elos tipo K ou T.

E - Para ampliar a faixa de coordenação e reduzir o número de elos utilizados, recomenda-se optar, sempre que possível, pela utilização de elos-fusíveis preferenciais.

Em um sistema elétrico radial, o elo-fusível mais próximo Em um sistema elétrico radial, o elo-fusível mais próximo do local da falta (F) é chamado de protetor (proteção do local da falta (F) é chamado de protetor (proteção principal), e o elo na retaguarda deste, é conhecido como principal), e o elo na retaguarda deste, é conhecido como protegido (proteção de retaguarda) (Fig. 2.1) . Explicando protegido (proteção de retaguarda) (Fig. 2.1) . Explicando melhor, para todas as faltas no trecho AB, protegido por 1, melhor, para todas as faltas no trecho AB, protegido por 1, este deverá queimar antes do 2 .este deverá queimar antes do 2 .

Exercício de aplicaçãoExercício de aplicaçãoPara o sistema de distribuição dado na Figura, pede-se Para o sistema de distribuição dado na Figura, pede-se fazer o dimensionamento dos elos-fusíveis efazer o dimensionamento dos elos-fusíveis epara o caso dos elos, observar a coordenação entre eles.para o caso dos elos, observar a coordenação entre eles.

A caloria relaciona-se com o Joule da seguinte forma:

O relé é definido como sendo um dispositivo sensor que comanda a abertura do disjuntor, quando surgem no sistema elétrico protegido, condições anormais de funcionamento. O modo geral de atuação de um relé pode ser sintetizado em quatro etapas:

• O relé encontra-se permanentemente recebendo informações da situação elétrica do sistema protegido sob a forma de corrente, tensão, freqüência ou uma combinação dessas grandezas (potência, impedância, ângulo de fase, etc.);• Se, em um dado momento, surgirem condições anormais de funcionamento do sistema protegido tais que venham a sensibilizar o relé, este deverá atuar de acordo com a maneira que lhe for própria.

• A atuação do relé é caracterizada pelo envio de um sinal que resultará em uma ação de sinalização (alarme), bloqueio ou abertura de um disjuntor (ou nas três ao mesmo tempo).

• A abertura ou disparo do disjuntor, comandada pelo relé, irá isolar a parte defeituosa do sistema.

APLICAÇÃO DE RELÉS DE SOBRECORRENTE NA PROTEÇÃO DE ALIMENTADORES

Geralmente os esquemas de proteção são apresentados em um Geralmente os esquemas de proteção são apresentados em um diagrama unifilar, onde os equipamentos envolvidos recebem uma diagrama unifilar, onde os equipamentos envolvidos recebem uma numeração padronizada. Na Figura abaixo está mostrado o diagrama numeração padronizada. Na Figura abaixo está mostrado o diagrama unifilar do esquema de proteção da Figura anterior.unifilar do esquema de proteção da Figura anterior.

Religador

Basicamente, um religador é constituído por um mecanismo automático projetado para abrir e fechar circuitos em carga ou em curto-circuito, comandado por relés de sobrecorrente de ação indireta (alimentados por TCs, geralmente de bucha), que realizam as funções 50 e 51, e por um relé de religamento (função 79).

RELIGADOR E RELIGADOR E SECCIONALIZADORSECCIONALIZADOR

SeccionalizadoresSeccionalizadores

Os seccionalizadores são dispositivos projetados para

operarem em conjunto com um religador.

A função de proteção realizada pelo seccionalizador se desenvolve de forma bastante simples e criativa. Isto é, a cada vez que o interruptor de retaguarda efetua um disparo ou abertura (desligamento do circuito), interrompendo a corrente de falta, o seccionalizador e “conta” a interrupção; após atingir o número de contagens previamente ajustado (uma, duas ou, no máximo, três), o seccionalizador abre os seus contatos, sempre com o circuito desenergizado pelo interruptor de retaguarda, isolando o trecho defeituoso sob

sua proteção, do restante do sistema.

Coordenação e Coordenação e seletividadeseletividade

Características de sistema seletivo:• As interrupções geralmente são de longa duração;• São freqüentes as reclamações de consumidores do tempo de restabelecimento;• Necessita de maior número de pessoas para operar o sistema.

Características de um sistema coordenado:• As interrupções geralmente são de curta duração;• Os consumidores de um modo geral reclamam da quantidade de interrupções;• Requer menor quantidade de pessoas para operar o sistema.É comum nos sistemas de distribuição se ter o sistema combinado, que aplica as filosofias do coordenado e do seletivo, pois, na prática raramente se consegue um sistema totalmente coordenado. Por último, pode-se dizer que todo sistema coordenado é também seletivo, no entanto, a recíproca não é verdadeira.

A Figura mostra o diagrama unifilar de um sistema de distribuição primário (13,8kV), aéreo, trifásico a três fios e aterrado na S/E. Estão representados os equipamentos de proteção comumente utilizados: Disjuntor (52) ; Relés (51), que comandam o disjuntor ; Transformadores de Corrente (TC), que alimentam os relés ; Religador (R); Seccionalizador (S), que opera em conjunto com o religador e Chave- Fusível (CF), cujo dispositivo sensor é o Elo-Fusível. Além destes equipamentos, estão representados os Transformadores de Força (TF) e de Distribuição (TD) , localizados na S/E e nos ramais, respectivamente.