Problemas e Precauções na Operação de Quadros de Distribuição
Caixas de distribuição de energia elétrica de baixa tensão ao ar livre (a seguir referidas como "caixas de distribuição") são equipamentos de distribuição de baixa tensão utilizados em sistemas de fornecimento de energia de 380/220V para receber e distribuir energia elétrica. Geralmente, são instaladas em locais como o lado de baixa tensão dos transformadores de distribuição. O interior é tipicamente equipado com dispositivos de proteção, como fusíveis, protetores contra fuga e parar-raios; dispositivos de controle, como contatos, disjuntores, interruptores de carga e seccionadores; dispositivos de medição, como transformadores de corrente e medidores de energia; e equipamentos de compensação, como capacitores. Com a implementação de projetos de construção e renovação de redes elétricas urbanas e rurais, o uso generalizado de caixas de distribuição e o aumento contínuo do consumo de eletricidade na sociedade, diversos problemas operacionais têm surgido sucessivamente, exigindo atenção.
1. Temperatura Elevada Reduzindo a Vida Útil do Equipamento Elétrico Interno da Caixa de Distribuição
A temperatura ambiente máxima ao redor do equipamento elétrico projetado e fabricado de acordo com os padrões nacionais não deve exceder 40°C durante a operação. No entanto, para as caixas de distribuição que operam sob o sol escaldante do verão, devido à radiação solar direta, reflexão de calor do solo de cimento e geração de calor pelo equipamento interno, a temperatura interna da caixa pode às vezes exceder 60°C. Essa alta temperatura pode facilmente causar envelhecimento e queima de isolamento, bobinas e condutores elétricos. A alta temperatura também aumenta a resistência de contato dos contatos elétricos, o que, por sua vez, intensifica o aquecimento, criando um ciclo vicioso que,最终导致接触烧毁。此外，过高的温度还会影响保护特性的稳定性、操作的可靠性和计量的准确性。因此，建议： (1) 选择两侧带有百叶窗通风口且内部隔板不完整的配电箱，以利于空气对流散热。 (2) 箱体最好采用自然色不锈钢材质，不易腐蚀且反射热量。如果能定期涂上隔热涂料以减少热辐射，效果会更好。 (3) 除了确保通风外，箱体应避免正午阳光直射，并且下方地面最好是无碎石的。 (4) 在高温季节避免设备过载，尽量减少箱内设备产生的热量。 **2. 仅在进线侧安装避雷器限制了防雷保护** 通常，在配电箱内的进线/出线与母线之间会安装熔断器或其他装置。如果出线被雷击，导致进线熔断器先熔断，则整个箱子失去防雷保护。每年都有许多配电箱因雷击而损坏。建议在配电箱的所有进线和出线侧都安装氧化锌避雷器。 **3. 使用不当产品增加了配电箱的故障率** 建议选用高质量、低电阻的产品（如低电阻熔断器），这不仅可以减少损耗，还可以减少箱内热量积累，延长设备使用寿命。此外，某些部件的安全裕度应适当增加。由于内部环境温度较高，导体的载流能力裕度应至少提高一个规格。在不改变熔丝元件额定电流的情况下，选择稍大一些尺寸的熔丝座可以降低其底座烧坏的概率。 **4. 安装技术不当导致连接点过热烧毁** 一些电工在更换引线时，未使用压接端子，而是将多股线绞合成端子进行螺钉连接，导致更换后不久引线就烧毁。一些制造商生产的箱体内，支线直接重叠并用螺钉连接到主母线上，导致散热不良，重负载下频繁发生故障。建议在主母线的负荷侧增加一个分配块，从该分配块连接支线。这样可以改善散热、外观整洁、清晰，并便于安全布线。 **5. 未经检查即投入运行，造成安全隐患** 尽管制造商提供的产品经过严格的出厂检验，但在运输颠簸和搬运振动过程中，一些连接螺栓可能会松动。这会导致运行后不久电线连接处过热。建议在投运前进行检查并重新紧固。 **6. 其他问题** - **安装位置不当**：不当的放置不仅影响城市景观，还使箱子容易受到外部损害。应综合考虑所有因素选择合适的地点。 - **接地系统不足**：一些TN-C系统（保护中性线连接）仍然使用三相四线制供电方式。低压网络中的中性线往往较长，阻抗较大。在不平衡三相负载下，零序电流会通过中性线流动。此外，由于环境因素、导体老化和潮湿，泄漏电流也可能通过中性线形成回路，使其带电，这对安全运行不利。建议采用TN-S系统（三相五线制）。在这种系统中，工作零线和保护地线是分开的，有效地隔离了TN-C系统中可能存在的危险电压，使设备外壳保持“地电位”，从而消除风险。 - **间距和功能不足**：设备之间及相间间距不足，有时没有明显的断开点，对电工构成风险，并且在雨雾天气无法进行熔断器的带电更换。 - **缺乏缺相保护**：缺乏缺相保护会导致单相运行时电机烧毁。 - **使用非电子电表**：一些配电箱缺乏电子电能表，无法实现远程集中抄表。 - **缺乏维护**：一些配电箱常年关闭，没有进行例行检查和维护。 作者认为，在需要高供电可靠性或环境条件较差的地方，应适当提高配电箱的规格，以方便维护；必要时应采用强制冷却措施或耐高温电气元件，以降低故障率；并安装智能设备进行远程监控和动态管理，以实现安全、优质和可靠的供电。
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Caixas de distribuição de energia elétrica de baixa tensão ao ar livre (a seguir referidas como "caixas de distribuição") são equipamentos de distribuição de baixa tensão utilizados em sistemas de fornecimento de energia de 380/220V para receber e distribuir energia elétrica. Geralmente, são instaladas em locais como o lado de baixa tensão dos transformadores de distribuição. O interior é tipicamente equipado com dispositivos de proteção, como fusíveis, protetores contra fuga e parar-raios; dispositivos de controle, como contatos, disjuntores, interruptores de carga e seccionadores; dispositivos de medição, como transformadores de corrente e medidores de energia; e equipamentos de compensação, como capacitores. Com a implementação de projetos de construção e renovação de redes elétricas urbanas e rurais, o uso generalizado de caixas de distribuição e o aumento contínuo do consumo de eletricidade na sociedade, diversos problemas operacionais têm surgido sucessivamente, exigindo atenção.
1. Temperatura Elevada Reduzindo a Vida Útil do Equipamento Elétrico Interno da Caixa de Distribuição
A temperatura ambiente máxima ao redor do equipamento elétrico projetado e fabricado de acordo com os padrões nacionais não deve exceder 40°C durante a operação. No entanto, para as caixas de distribuição que operam sob o sol escaldante do verão, devido à radiação solar direta, reflexão de calor do solo de cimento e geração de calor pelo equipamento interno, a temperatura interna da caixa pode às vezes exceder 60°C. Essa alta temperatura pode facilmente causar envelhecimento e queima de isolamento, bobinas e condutores elétricos. A alta temperatura também aumenta a resistência de contato dos contatos elétricos, o que, por sua vez, intensifica o aquecimento, criando um ciclo vicioso que, finalmente, leva ao incêndio dos contatos. Além disso, a temperatura excessiva afeta a estabilidade das características de proteção, a confiabilidade da operação e a precisão da medição. Portanto, recomenda-se:
(1) Escolher caixas de distribuição com aberturas de ventilação em ambos os lados e uma divisória interna incompleta para facilitar a circulação de ar e dissipação de calor.
(2) O corpo da caixa deve preferencialmente ser feito de aço inoxidável de cor natural, menos propenso à corrosão e refletindo o calor. Se puderem ser aplicadas periodicamente camadas de revestimento térmico para reduzir a radiação de calor, o efeito será ainda melhor.
(3) Além de garantir a ventilação, a caixa deve ser posicionada para evitar a exposição direta ao sol no meio-dia, e o solo abaixo dela deve preferencialmente não ser de cascalho.
(4) Evitar sobrecarga do equipamento durante as estações de alta temperatura e minimizar a geração de calor pelos dispositivos dentro da caixa.
2. Proteção Contra Raios Limitada pela Instalação de Parar-raios Apenas no Lado de Entrada
Geralmente, são instalados fusíveis ou outros dispositivos entre as linhas de entrada/saída e a barra de distribuição dentro da caixa de distribuição. Se uma linha de saída for atingida por um raio, fazendo com que o fusível de entrada derreta primeiro, toda a caixa perde a proteção contra raios. Muitas caixas de distribuição são danificadas por raios todos os anos. Recomenda-se instalar parar-raios de óxido de zinco em todos os lados de entrada e saída da caixa de distribuição.
3. Uso de Produtos Inadequados Aumentando a Taxa de Falha das Caixas de Distribuição
É aconselhável selecionar produtos de alta qualidade e baixa resistência (por exemplo, fusíveis de baixa resistência), que não apenas reduzem as perdas, mas também diminuem a acumulação de calor dentro da caixa, prolongando a vida útil do equipamento. Além disso, a margem de segurança para alguns componentes deve ser apropriadamente aumentada. Devido à alta temperatura ambiente interna, a margem de capacidade de condução de corrente para condutores deve ser aumentada pelo menos uma especificação. Sem alterar a corrente nominal do elemento fusível, selecionar um tamanho físico ligeiramente maior para o suporte do fusível pode reduzir a probabilidade de queima de sua base.
4. Técnicas de Instalação Inadequadas Causando Superaquecimento e Queima de Conexões
Alguns eletricistas, ao substituir condutores, não usam terminais prensados, em vez disso, torcem fios multifilares para formar um terminal para conexão por parafuso, levando a queima de condutores logo após a substituição. Em caixas produzidas por alguns fabricantes, as linhas de ramificação são sobrepostas e conectadas diretamente à barra principal por parafuso, resultando em má dissipação de calor e falhas frequentes sob cargas pesadas. Recomenda-se adicionar um bloco de distribuição no lado de carga da barra principal, com as linhas de ramificação conectadas a partir desse bloco. Isso melhora a dissipação de calor, a aparência, a clareza e facilita a fiação segura.
5. Comissionamento sem Inspeção, Criando Riscos de Segurança
Embora os produtos fornecidos pelos fabricantes passem por rigorosas inspeções de fábrica, os solavancos de transporte e as vibrações de manuseio podem fazer com que alguns parafusos de conexão fiquem soltos ao chegar. Isso leva ao superaquecimento das conexões de fios logo após a operação. Recomenda-se realizar inspeção e re-aperto antes do comissionamento.
6. Outros Problemas
Local de Instalação Inadequado: A colocação inadequada afeta a paisagem urbana e torna a caixa suscetível a danos externos. Escolha um local apropriado considerando todos os fatores.
Sistema de Aterramento Inadequado: Alguns sistemas TN-C (conexão de neutro de proteção) ainda usam o método de fornecimento trifásico tetrafilar. O fio neutro na rede de baixa tensão geralmente é longo com impedância significativa. Sob cargas trifásicas desequilibradas, a corrente de sequência zero flui através do neutro. Além disso, devido a fatores ambientais, envelhecimento do condutor e umidade, correntes de fuga também podem criar um circuito através do neutro, fazendo com que ele carregue um potencial, o que é prejudicial à operação segura. Recomenda-se adotar um sistema TN-S (fornecimento trifásico pentafilar). Nesse sistema, o neutro de trabalho e o condutor de proteção à terra são separados, isolando efetivamente as tensões perigosas possíveis no sistema TN-C e mantendo as caixas de equipamento em "potencial de terra", eliminando assim o risco.
Espacamento e Características Inadequados: Espaçamento insuficiente entre dispositivos e entre fases, às vezes sem pontos visíveis de desconexão, representa riscos para os eletricistas e impede a substituição de fusíveis sob condições de chuva ou neblina.
Falta de Proteção Contra Falta de Fase: A ausência de proteção contra falta de fase leva à queima de motores devido a operação monofásica.
Uso de Medidores Não Eletrônicos: Algumas caixas carecem de medidores de energia eletrônicos, impossibilitando a leitura remota centralizada de medidores.
Falta de Manutenção: Algumas caixas permanecem fechadas o ano todo sem inspeção e manutenção rotineira.
O autor acredita que, em locais que requerem alta confiabilidade de fornecimento de energia e/ou têm condições ambientais ruins, as especificações das caixas de distribuição devem ser apropriadamente aumentadas para facilitar a manutenção; medidas de resfriamento forçado ou componentes elétricos resistentes a altas temperaturas devem ser usados quando necessário para reduzir as taxas de falha; e equipamentos inteligentes devem ser instalados para monitoramento remoto e gerenciamento dinâmico, a fim de alcançar um fornecimento de energia seguro, de alta qualidade e confiável.
