Comissionamento de Sistemas Elétricos

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Comissionamento de Sistemas Elétricos

 

Comissionamento é o processo de assegurar que os sistemas e componentes de uma edificação ou unidade industrial estejam projetados, instalados, testados, operados e mantidos de acordo com as necessidades e requisitos operacionais do proprietário. O comissionamento pode ser aplicado tanto a novos empreendimentos quanto a unidades e sistemas existentes em processo de expansão, modernização ou ajuste.

 

O objetivo central do comissionamento é assegurar a transferência da unidade civil ou industrial do construtor para o proprietário de forma ordenada e segura, garantindo sua operabilidade em termos de desempenho, confiabilidade e rastreabilidade de informações. Adicionalmente, quando executado de forma planejada, estruturada e eficaz, o comissionamento tende a se configurar como um elemento essencial para o atendimento aos requisitos de prazos, custos, segurança e qualidade do empreendimento.

 

 

Instrumentos de Ensaios

 

Na manutenção dos equipamentos da subestação é importante ter um diagnóstico mais apurado das condições dos equipamentos instalados. Os ensaios elétricos apresentam a situação do equipamento, avaliando a sua atual condição, identificando uma anomalia que eventualmente deixe o equipamento indisponível. A seguir são apresentados os principais instrumentos de ensaio utilizados na manutenção de uma subestação.

 

Megôhmetro

 

O megôhmetro é o instrumento usado para medir resistência de isolação, permitindo detectar e diagnosticar falhas nos equipamentos elétricos. Seu princípio de funcionamento tem como base que, aplicando-se uma tensão de corrente contínua a um isolante, a corrente que circula através dele tem três componentes distintas:

 

. Corrente de carga de capacitância, natural do material sob ensaio;

 

. Corrente de absorção dielétrica, que circula através do corpo do material;

 

. Corrente de fuga através do isolante, a qual tem dois componentes importantes, um significando fuga através da superfície do material e outro do próprio isolante.

 

Com base nesses fatores o megômetro traz uma leitura precisa dos valores de resistência dielétrica do material isolante. Esse equipamento possui três bornes em que são conectados os cabos de mesma cor com as seguintes características:

 

. Um borne normalmente de cor vermelha, chamado de linha (LINE), tem a função de enviar tensão para o equipamento sob ensaio.

 

. Outro borne de cor preta chamado de terra (EARTH), negativo ou retorno, possui a função de retornar para o instrumento o resultado dos valores de corrente de fuga do equipamento sobre ensaio.

 

. O terceiro borne, normalmente de cor verde, chamado de GUARD, permite eliminar correntes indesejáveis aquela leitura, como correntes parasitas e indutivas que interferem nas medições.

 

Nos equipamentos das subestações que possuem uma classe de tensão de 15 kV, o ensaio pode ser realizado com a tensão de 5 kV ou 10 kV do Megômetro. Deve ser adotado um cuidado especial ao realizar o ensaio no enrolamento de baixa tensão do transformador, pois nesse caso deve ser utilizada a menor tensão do equipamento, geralmente 500 V.

 

Ao desligar o equipamento deve-se aguardar que a luz indicativa de tensão se apague, o que leva alguns segundos, para que depois seja possível manusear os cabos.

 

Instrumento de ensaio de tensão aplicada (Hipot)

 

O Hipot é um instrumento usado para testar a isolação elétrica em aparelhos e equipamentos. O nome Hipot é a abreviação de elevado potencial em inglês, já que no seu ensaio utiliza-se uma tensão elevada.

 

Em condições normais, qualquer dispositivo elétrico vai produzir uma quantidade mínima de corrente de fuga, conforme a classe de tensão e rigidez dielétrica do material. Esse fenômeno trata-se de uma condição natural dos materiais, observado em sua fabricação.

 

No entanto, devido a problemas como absorção de umidade, acúmulo de sujeira, entre outros, a fuga de corrente pode se tornar excessiva. Essa circunstância pode causar falha na operação do equipamento, podendo danificá-lo e ainda provocar um choque elétrico em pessoas que possam entrar em contato com o equipamento defeituoso.

 

O teste consiste em aplicar uma elevada tensão elétrica no equipamento durante um minuto, e não pode haver o rompimento da isolação dielétrica do equipamento sob ensaio. Durante a realização do ensaio, caso ocorra a falha da isolação do equipamento sob ensaio, o Hipot deve identificar essa corrente de fuga e vir e desligar, e neste caso o equipamento está reprovado.

 

Eventualmente pode ocorrer de o equipamento sob ensaio apresentar falha na isolação e o Hipot não desligar, vindo a manter a elevada tensão aplicada e danificando o equipamento sob ensaio.

 

O instrumento vem acompanhado de um cabo para aplicação de tensão e outro para retorno, caso o equipamento sob ensaio não suporte a tensão aplicada. Normalmente, o Hipot é utilizado para ensaio em cabos de alta tensão.

 

O ensaio Hipot é efetuado com um esquema de ligação muito simples: o equipamento Hipot, alimentado por uma fonte de energia externa, é eletricamente conectado ao cabo ensaiado e a sua blindagem, conforme o caso. Então, o equipamento fornece um pulso de tensão ao cabo e, conforme o comportamento do mesmo, são feitas análises a respeito da possibilidade de inserção do cabo ensaiado em instalações, ou mesmo da validação do mesmo como produto.

 

A primeira consideração feita em relação ao equipamento diz respeito à alimentação de tensão do Hipot, bem como ao dispositivo de segurança existente no mesmo devido às altas tensões envolvidas.

 

Vários avisos são dados em relação a possíveis acidentes e danos sobre o equipamento. Por operar com valores altos de tensão e energia armazenada (note-se a própria função do equipamento), o Hipot exige operação cuidadosa, com atenção redobrada em todos os aspectos de segurança possíveis.
Durante a utilização do equipamento, o operador deverá ficar atento aos cuidados necessários à sua proteção.

 

Destaca-se que o operador sempre deve preservar a maior distância possível dos componentes energizados do sistema durante a realização do ensaio (como por exemplo cabos, conectores, e o próprio equipamento Hipot). Além disso, é recomendável que os cabos ensaiados estejam dispostos de modo a correr livremente pelo ar, sem contato algum com outro ponto de possível tensão ou aterramento.

 

O principal dispositivo de segurança observado pela equipe no equipamento analisado foi o sistema que faz o painel do equipamento ter sempre potencial elétrico nulo (ou seja, esteja aterrado). Tal medida é essencial para evitar um eventual contato humano com as partes energizadas do Hipot, causando assim um choque elétrico.

 

Outro ponto que demanda grande atenção na operação do equipamento Hipot é o nível de tensão aplicado. Devido a vários tipos de referência normalmente utilizados (por exemplo, tensão fase-fase [bifásica], fase-neutro, entre outros), é comum o desacordo de medidas entre o valor pretendido e o valor prático aplicado no ensaio. Assim, é importante a conferência rotineira dos parâmetros elétricos empregados, a fim de evitar acontecimentos não desejados ou até mesmo erros de medidas por parte do equipamento, ou de leitura por parte do operador.
Sabe-se por especificação técnica que um cabo com falha na isolação, ao ser exposto ao ensaio Hipot, apresenta corrente elétrica, de vulga, crescente. Tal crescimento é limitado (interrompido) somente quando a corrente chega ao valor de corte do equipamento (valor esse que, em alguns casos, é previamente ajustado pelo operador). Daí a importância de sempre ajustar todas as grandezas envolvidas no referido procedimento antes da realização do ensaio.

Principais Aplicações do Equipamento

 

Os principais usuários do equipamento Hipot são fabricantes de cabos e fios, concessionárias de energia elétrica, empresas de telecomunicações e profissionais atuantes na engenharia de campo.

 

Procedimentos Anteriores ao Ensaio

Aterramento e Segurança

 

Para um ensaio bem sucedido e sem imprevistos ou acidentes, é fundamental que, antes de tudo, todas as normas e procedimentos de segurança sejam obedecidos por completo. Portanto, deve-se escolher um operador qualificado e consciente para efetuar o manuseio do equipamento de ensaio (Hipot), bem como dos cabos, fios de conexão e demais materiais envolvidos no processo de teste.
Além disso, um bom aterramento do sistema é essencial para que não haja nenhum acidente envolvendo tensões indesejadas, que eventualmente venham a surgir no ambiente de ensaios. Portanto, o primeiro passo após a verificação da segurança do equipamento e do operador é efetuar e conferir o aterramento do equipamento, bem como de sua carcaça. Deve-se assegurar a conexão correta com um aterramento confiável, por segurança e confiabilidade dos testes que se seguem.

Conexões de Alimentação de Energia no Sistema
Em seguida, deve-se efetuar a conexão da alimentação do Hipot, novamente conferindo o aterramento do sistema. Então, faz-se a conexão da fonte de energia e do cabo de alta tensão nos bornes apropriados. Estas últimas conexões também devem ser corretamente ligadas ao aterramento do circuito através de cabos apropriados.
Nesse momento, o terminal guard se mostra relevante, pois tem como função principal a proteção tanto da carcaça do equipamento Hipot, de seus circuitos internos e das conexões feitas. O terminal deve ser aterrado solidamente, para garantir potencial nulo nos pontos necessários.
Fazer as conexões na ordem e disposição correta é essencial para garantir a proteção total durante o ensaio, bem como para garantir leituras confiáveis da corrente de fuga, resistência de isolação do material testado, entre outras. Para isso, o operador deve sempre seguir as instruções do fabricante do equipamento Hipot e do cabo ensaiado, assegurando-se de que nenhum limite físico está sendo extrapolado.

Conexão dos Cabos Ensaiados

As conexões do cabo a ser ensaiado são esclarecidas no manual de acordo com o tipo de cabo utilizado (com referência à presença de blindagem e o tipo de construção, monofásico ou trifásico).
Por último, deve-se ajustar o potenciômetro do equipamento para um valor adequado de corrente de desligamento. O fabricante recomenda, inicialmente, o valor máximo de 5 mA.

 

Ajustes e Procedimentos de Ensaio

 

Ajuste do Nível de Tensão

 

Ao ligar o equipamento, deve-se verificar se os ajustes de tensão estão adequados (ajuste girado para a posição “partida”). Uma vez corrigidas possíveis divergências de ajuste e referenciais, a lâmpada de AT deve acender, indicando que o equipamento está pronto e habilitado para fornecer tensão para realizar o ensaio.
Em seguida, deve-se ajustar o nível de tensão para o valor desejado (conforme normas vigentes e especificação do solicitador do ensaio). Deve-se lembrar sempre que, por se tratar de ensaios com tensões altas, todo ajuste realizado no equipamento deve se dar de forma lenta, a fim de prevenir variações elétricas excessivamente bruscas e, consequentemente, evitar o desligamento do aparelho ou a atuação de alguma proteção de forma inadequada.

 

A essa altura, o operador já deve poder efetuar a leitura da corrente de fuga existente no cabo ou material testado. A partir daí, é trabalho do engenheiro ou operador do ensaio tomar medidas para verificar se a corrente de fuga está dentro do limite adequado. Caso isso não ocorra, devem-se tomar as atitudes necessárias em relação ao material de ensaio.

 

Escolha do Nível de Tensão Apropriado

 

O próprio fabricante do equipamento Hipot fornece uma lista de valores de níveis de tensão médios segundo várias normas internacionais, quais sejam: VDE (Verband der Elektrotechnik, Elektronik Und Informationstechnik – Associação de Eletrotécnica, Eletrônica e Tecnologia da Informação), IEC (International Electrotechnical Comission – Comissão Internacional de Eletrotécnica), IPCEA (Insulated Power Cable Engineers Association – Associação de Engenharia de Cabos Isolados) e AEIC (Association of Edison Illuminating Companies – Associação de Empresas de Iluminação Edison).

 

Medidas e Resultados do Ensaio

Uma vez definidos os parâmetros iniciais do ensaio, e tendo ajustado o equipamento corretamente, pode-se proceder ao ensaio propriamente dito. Novamente, devem-se conferir todas as conexões elétricas do cabo testado e dos bornes do equipamento. Caso algo esteja fora de acordo com o manual do fabricante e as respectivas normas, deve-se efetuar o ajuste antes de continuar o ensaio.

 

As medidas retiradas no ensaio devem ser analisadas de forma segura, para que não ocorram erros devido a falhas de leitura ou análise de resultados. É necessário que o ensaio seja feito corretamente, pois não é aconselhável realizar o ensaio de tensão aplicada no cabo várias vezes, pois mesmo não sendo considerado um ensaio destrutivo pode comprometer a vida útil do cabo devido ao nível de tensão aplicada ser superior ao de sua utilização normal.

 

Tendo obedecido todos os procedimentos mostrados neste capítulo, o ensaio deve resultar em medidas confiáveis e úteis para determinação de vida útil de cabos, validação de instalações, entre outras aplicações.

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Microhmímetro

 

É um instrumento utilizado para medir com precisão valores baixos de resistência de contato em disjuntores e chaves seccionadoras. Também pode ser utilizado para medir resistência ôhmica do enrolamento dos transformadores. Normalmente, a corrente utilizada para testes varia entre 1 mA e 100 A. Durante o ensaio é aplicada uma corrente elétrica que, ao percorrer o equipamento sob ensaio, promove uma queda de tensão. De acordo com a primeira lei de Ohm, ao dividir a tensão medida pela corrente elétrica aplicada, obtém-se a resistência elétrica.

 

Medidor de relação de espiras TTR

 

TTR é o instrumento utilizado para medir com precisão a relação entre espiras de um transformador. Sendo o transformador uma máquina magnética que trabalha com uma proporção entre enrolamentos, pela medição da relação entre eles podemos avaliar a situação dos enrolamentos, quanto á relação de transformação e também quanto á continuidade.

 

O instrumento mede a relação de espira, a comutação de fase e a polaridade nos transformadores de força, nos transformadores de potencial (TP) e de corrente (TC).

 

Quatro cabos acompanham o instrumento, dois comumente chamados H1 e H2, com a função de excitar a bobina de maior tensão, e os cabos X1 e X2, com função de medir a corrente na bobina de menor tensão do transformador.

 

Na medição é importante buscar a informação do tipo de ligação primária e secundária do transformador sob ensaio, assim como a sua tensão de operação no primário e no secundário.

 

O medidor de relação de espiras pode ser digital (TTR eletrônico) ou analógico (TTR de manivela).