Desconexão automática da fonte durante um curto-circuito – métodos para verificar a proteção
O uso de instalações e equipamentos elétricos pode representar risco de choque elétrico, especialmente quando ocorre uma falha no circuito de alimentação ou em equipamentos conectados a ele.
A proteção das pessoas que estão nas proximidades imediatas de equipamentos elétricos no momento em que ocorre um curto-circuito é garantida pela desconexão automática do fornecimento.
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O que envolve a proteção por desconexão automática do fornecimento?
Para verificar se esse tipo de proteção está em vigor, é necessário verificar se a corrente gerada em condições de falha excede a corrente necessária para operar o dispositivo de proteção instalado no circuito em teste.
O HD 60364-4-41 especifica que a desconexão em caso de curto-circuito deve ocorrer dentro de 0,4 s (sistemas TN, 230-400 V CA). A corrente de falha que aciona a desconexão automática dentro desse tempo depende das características tempo-corrente dos fusíveis instalados ou de outros tipos de dispositivos de proteção.
Corrente contra falha e características dos dispositivos de proteção contra sobrecorrente
Para dispositivos protetores contra sobrecorrente reutilizáveis comumente usados montados em trilhos TH, isso é fácil de determinar. Dispositivos com características B, C e D são projetados para operar a 5, 10 e 20 vezes sua corrente nominal, respectivamente, independentemente do fabricante.
A corrente real da falha é calculada com base na impedância do loop de falha de aterramento medida. Nos circuitos finais, esse teste é relativamente fácil e pode ser realizado com qualquer testador de impedância de laço de falha à terra disponível no mercado. A corrente resultante de falha é obtida dividindo a tensão nominal de alimentação pela impedância do laço medida.
Comparar os valores das correntes acima permite determinar se esse tipo de proteção é eficaz.
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Questões de medição em redes industriais de distribuição
Nos sistemas de distribuição, verificar esse tipo de proteção torna-se consideravelmente mais difícil. Nessas instalações, ocorrem correntes de curto-circuito muito altas, resultando em impedâncias de loop de falha de terra extremamente baixas em tensões superiores a 400 V, por exemplo 690 V.
Instrumentos de medição tipicamente usados nesses testes oferecem uma faixa de medição de aproximadamente 0,13 Ω para cima, com resolução de 0,01 Ω. Isso é insuficiente para testar redes industriais de distribuição devido às maiores incertezas permitidas na medição especificadas na EN IEC 61557-1.
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Medidores de impedância de loop de falha de aterragem Sonel de alta corrente – uma solução industrial
Para atender a essas demandas, a Sonel S.A. desenvolveu os únicos medidores de impedância de falha de falha à terra de alta corrente MZC-320S, MZC-330S e MZC-340-PV.
Para aumentar a resolução da medição e, consequentemente, estender a faixa de medição, esses instrumentos empregam circuitos de medição por curto-circuito capazes de gerar uma corrente forçada de curto-circuito de aproximadamente 130 A com tensão de rede de 230 V (medição de circuito monofásico) e até aproximadamente 300 A em tensões de até 750 V (medição de laço fase a fase usando um resistor de curto-circuito de 2,5 Ω). Esse projeto permite medições a partir de 7,2 mΩ com resolução de 0,1 mΩ.
As medições são realizadas usando o método dos quatro fios, eliminando a influência da resistência do eletro de teste no resultado.
Limitações das medições em correntes de curto-circuito muito altas e critérios alternativos
Em alguns casos, até mesmo um desempenho metrológico muito alto pode se mostrar insuficiente. Esse ocorre com circuitos com correntes de curto-circuito muito altas protegidos por dispositivos de proteção de alta potência.
Imagem 1. Medição usando o medidor de impedância de laço Sonel MZC-330S
Nessas situações, determinar a corrente correta de falha pode não ser possível, ou a condição para desconexão automática da fonte de alimentação pode não ser cumprida. Para resolver isso, ao realizar medições de impedância de loop de falha à terra, os medidores Sonel MZC-320S, Sonel MZC-330S e Sonel MZC-340-PV também podem medir a tensão de toque e a tensão de choque, permitindo que a instalação seja aprovada para operação com base em critérios de tensão.
Atualmente, o Sonel MZC-320S, Sonel MZC-330S e MZC-340-PV são únicos no mercado, pois podem ser usados em redes com tensões nominales (linha a linha) de 500 V, 690 V e até 900 V.
| Medidor | Sonel MZC-320S | Sonel MZC-330S | Sonel MZC-340-PV |
| Faixa de medição de tensão | 0 V… 550 V | 0 V… 750 V | 0 V… 900 V |
| Método de 4 fios – medição de impedância de alta corrente de acordo com a EN IEC 61557 (até 300 A) | 7,2 mΩ… 1999 mΩ | 7,2 mΩ… 1999 mΩ | 7,2 mΩ… 1999 mΩ |
| Categoria de medição de acordo com IEC 61010-2-030:2023 | CAT IV 600 V | CAT IV 600 V | CAT IV 1000 V |
Segurança de medição e sistema de resfriamento para correntes altas
Durante os testes, correntes de curto-circuito muito altas são intencionalmente geradas (até 300 A), resultando na dissipação de quantidades substanciais de energia. Para resolver isso, foi desenvolvido um sistema de resfriamento inovador e altamente eficiente, permitindo até dez medições por minuto.
Imagem 2. Sonel MZC-320S e Sonel MZC-340-PV
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Interfaces de comunicação, ergonomia e resiliência ambiental dos instrumentos de medição
Como padrão, os instrumentos de medição são equipados com memória interna e funções de transmissão de dados, permitindo comunicação com um computador via conexão USB ou sem fio. O Sonel MZC-340-PV é totalmente controlado a partir de qualquer dispositivo com comunicação Wi-Fi embutida, como smartphone, tablet ou computador.
Devido à sua aplicação pretendida, os instrumentos são alojados em caixas do tipo case com grau de proteção IP67. Os MZC-320S e MZC-330S possuem telas retroiluminadas que suportam operação intuitiva e amigável. O Sonel MZC-340-PV, por outro lado, não possui display, pois é operado exclusivamente por meio de um dispositivo externo.
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Aplicação dos medidores Sonel em sistemas finais e de distribuição
Graças às suas características únicas, os medidores MZC-320S, MZC-330S e MZC-340-PV são atualmente os únicos dispositivos no mercado capazes de medir impedâncias de falha de aterragem muito baixas (abaixo de 0,13 Ω) em redes industriais operando em tensões linha a linha de 500 V, 690 V e 900 V.
Suas propriedades metrológicas e operacionais também garantem adequação para medições de impedância de laço de falha à terra em todos os tipos de sistemas elétricos, incluindo circuitos finais e sistemas de distribuição, independentemente do tipo de dispositivo de proteção utilizado.
Autores:
Roman Domański
Wojciech Siergiej
Sonel S.A.
