Proteção contra Arco Elétrico | -Tecnologia Ativa de Eliminação de Arco

Um arco elétrico é um dos incidentes industriais mais destrutivos que você pode encontrar. Num instante, seu quadro de distribuição pode ser destruído, equipamentos downstream severamente danificados, operações interrompidas por dias ou semanas, e pessoal seriamente ferido ou morto.

Em certas instalações ou aplicações, o risco potencial de arco elétrico é muito baixo; os quadros de distribuição convencionais (sem proteção contra arcos) podem ser usados com risco mínimo. No entanto, na maioria das aplicações, faz muito mais sentido confiar em equipamentos que incorporam características projetadas para mitigar os perigos de arco elétrico, fornecendo uma prudencial "apolice de seguro" contra as consequências catastróficas de um incidente de arco.

O potencial destrutivo é imenso. A energia liberada durante um arco elétrico em um quadro de distribuição de 11kV é equivalente à energia necessária para lançar seis ônibus espaciais. As temperaturas podem chegar a 20.000°C—cinco vezes mais quente que a superfície do sol—capazes de vaporizar metal.

Os defeitos de arco podem ser raros, mas representam o tipo mais severo de falha que pode ocorrer em um sistema de quadro de distribuição. As causas potenciais são variadas, incluindo erro humano (o mais comum), falha técnica/equipamento, e fatores ambientais.

Você pode escolher entre vários métodos para reduzir o risco de dano e lesão por arco elétrico. Três dos mais comuns são descritos abaixo.

Proteção Passiva Interna Contra Arco

Com a proteção passiva interna contra arco, um defeito de arco é interrompido após ocorrer por relés de proteção convencionais. O tempo médio entre a iniciação do arco e o disparo do relé varia de 100 a 1.000 milissegundos (ms)—literalmente no piscar de olhos, que geralmente é medido entre 100 e 400 ms.

Embora essa duração seja extremamente breve, o evento de arco quase certamente causará dano suficiente para exigir reparo ou substituição de partes do quadro de distribuição. Os processos de produção dependentes do quadro de distribuição também podem sofrer séria interrupção.

Quadros de distribuição com proteção passiva interna contra arco incorporam um tipo de sistema de dutos que fornece uma "rota de escape" para gases de alta pressão, alta temperatura e potencialmente tóxicos. Alguns quadros de distribuição incluem um duto que leva a uma área externa. Esta solução é tipicamente usada em salas menores de quadros de distribuição. Se o quadro de distribuição estiver localizado em uma sala maior ou afastado das paredes externas, o duto pode ventilar na sala onde o quadro de distribuição está instalado.

Ambas as estratégias de ventilação reduzem ou eliminam a ejeção de gases de arco da frente do quadro de distribuição, ajudando a minimizar lesões potenciais. Elas também ajudam a dissipar a pressão explosiva, reduzindo o dano interno ao quadro de distribuição.

Interrupção Ativa Interna de Arco

Em quadros de distribuição equipados com interrupção ativa interna de arco, o circuito de proteção opera independentemente do relé de proteção. O tempo típico de interrupção de arco é de aproximadamente 60-80 ms, que é a soma do tempo necessário para detectar o arco, iniciar o disjuntor e completar a operação do disjuntor.

A tecnologia de detecção envia um sinal ao disjuntor upstream para interromper o circuito, detectando o arco muito rapidamente. Dois métodos comuns de detecção de arco são dispositivos de detecção de corrente e/ou sensores ópticos de luz que "veem" o flash. O tempo de resposta é mais rápido do que a proteção passiva interna contra arco, mas ainda insuficiente para prevenir danos e lesões potencialmente significativos.

É bem conhecido que disjuntores acionados por mola podem aumentar seu tempo de disparo conforme envelhecem, resultando em tempos de extinção de arco mais longos. Tempos de disparo mais longos estão diretamente ligados a um aumento no dano causado por arcos elétricos. Isso não é um problema com disjuntores magnéticos, que não diminuem sua velocidade ao longo do tempo.

Eliminação Ativa de Arco

Os dois métodos acima ajudam a reduzir o dano e a lesão potenciais causados por arcos, mas é importante notar que ambos são reativos—respondem apenas depois que um arco ocorreu. O terceiro método, eliminação ativa de arco, é projetado para responder tão rapidamente que pode quase eliminar completamente o arco.

Tecnicamente, como nos métodos anteriores, ele também reage a um arco após ocorrer, mas sua resposta é tão rápida que o dano ao quadro de distribuição é geralmente mínimo, e o risco de lesão ao pessoal é negligenciável ou inexistente. Ele alcança uma resposta significativamente mais rápida—geralmente menos de 1,5 ms e nunca excedendo 4 ms. Em vez de disparar o disjuntor upstream, ele usa um Disjuntor de Terra Ultra-Rápido (UFES) para iniciar um curto-circuito trifásico aterrado quando ocorre um defeito de arco.

O UFES, combinado com detecção de falhas rápida e confiável via diversos métodos de detecção, ajuda a garantir que um defeito de arco seja extinto quase imediatamente após ocorrer. Isso resulta em uma redução dramática de calor e pressão. A reposição do quadro de distribuição geralmente requer apenas a limpeza do interior e a substituição dos elementos de comutação primários—tudo isso geralmente pode ser concluído em algumas horas.

Resumo

Se um incêndio começar em sua casa, ter um sistema de detecção e alarme que alerta imediatamente o corpo de bombeiros, trazendo-os em minutos, é reconfortante. Mas ainda mais reconfortante seria um sistema que impedisse o incêndio de começar. Isso é análogo a como a eliminação ativa de arco se distingue de outros métodos de gerenciamento de defeitos de arco.

A eliminação ativa de arco é, arguivelmente, o método mais eficaz para reduzir os perigos de arco elétrico, embora venha a um custo ligeiramente mais alto em comparação com outros métodos de proteção. Para quadros de distribuição sem qualquer design de proteção contra arco, a eliminação ativa de arco representa um investimento relativamente pequeno em relação ao valor do quadro de distribuição que protege. Ao avaliar o custo-benefício, também é importante considerar os custos adicionais decorrentes de interrupções de produção ou processo após um evento de arco.

Para ajudar a proporcionar o mais alto nível de proteção para seu pessoal e quadro de distribuição, e para minimizar o risco de interrupção operacional, a eliminação ativa de arco via um disjuntor de terra ultra-rápido é a escolha certa para seu quadro de distribuição.