Capítulo IX Dispositivos de proteção contra arco elétrico - relés de ...

28ApoioProteção contra arco elétrico e EPIsOs relés dotados de proteção contra arco elétrico permitem,também, que a oscilografia detecte o comportamento da luzemitida por um arco elétrico.A Figura 4 mostra uma oscilografia envolvendo um curtocircuitoentre a fase B e a terra, onde é possível verificar ocomportamento da corrente e da luz proveniente do arco elétrico.Figura 4 – Oscilografia de uma falta fase-terra com detecção decorrente e luminosidade.Uma alternativa para proteção contra arco elétrico é utilizarsensores que combinam a detecção de luz e som. A diferençaentre a velocidade da luz (3x108 m/s) e do som (343 m/s) geraum atraso de tempo único, suficiente para diferenciar um eventode arco elétrico de outras fontes de luz e som. Dessa forma, épossível detectar um evento de arco elétrico de maneira rápidae confiável. Para isso, é utilizado um sensor capaz de detectara luz e o som simultaneamente. Este sensor deve ser instaladopróximo aos pontos potenciais de geração de arco elétrico.A Figura 5 demonstra o comportamento da luz e do som,bem como o tempo requerido para detecção do arco elétrico.Figura 5 – Comportamento da luz e do som na ocorrência de umarco elétrico.De acordo com a Figura 5, o tempo requerido para o sensordetectar o arco elétrico e emitir o sinal de desligamento é deaproximadamente 1 ms, o que permite uma rápida extinção da falta.A vantagem em utilizar esse tipo de sensor decorre do fatode que ele dispensa a medição de corrente como um critériode confirmação para a ocorrência de um arco, o que torna ainstalação mais simples, pois não há a necessidade de instalaçãode transformadores de corrente.Com relação à arquitetura do sistema de proteção, podemser utilizadas diversas configurações, dependendo dos requisitosoperacionais do sistema elétrico e da lógica de seletividade eoperação dos dispositivos de detecção de arco.A Figura 6 mostra um esquema de sistema de proteçãoseletivo utilizando relés numéricos equipados com o sistema dedetecção de arco.Figura 6 – Esquema de proteção contra arco utilizando relés numéricos.

30ApoioProteção contra arco elétrico e EPIsFigura 7 – Chave para seleção de grupo de ajuste para manutenção.No caso da Figura 6, se ocorrer um curto-circuitoenvolvendo arco elétrico no compartimento de cabos (ilustradopelo quadrado azul na Figura 6), por exemplo, somente odisjuntor correspondente ao circuito envolvido será desligado,garantindo a seletividade do sistema elétrico.Outra forma, distinta das anteriores, de prover maiorsegurança contra os efeitos do arco elétrico é configurar, norelé de proteção digital, grupos de ajustes para manutenção emanobras em equipamentos elétricos. Por meio do acionamentode um botão/chave local, por meio de comunicação remotaou utilizando a IHM do próprio relé, é possível selecionarum grupo de ajustes configurado somente com a proteçãode sobrecorrente instantânea, eliminando qualquer atrasointencional. Isso faz com que o disjuntor atue no menor tempopossível e evite, dessa forma, que a energia incidente liberadaatinja valores muito elevados.A Figura 7 apresenta um esquema que pode ser aplicadopara seleção de um grupo de ajuste para manutenção. Nessecaso, o grupo de ajustes é selecionado por uma chave local.Embora seja uma solução de baixo custo, a aplicação dessesgrupos de ajuste possui a desvantagem de comprometer acoordenação e seletividade do sistema de proteção da unidade,pois o recurso de temporização é inibido. Dessa forma, essa soluçãodeve ser aplicada somente quando os trabalhadores realizaremmanutenções ou manobras próximas a instalações energizadas.ConclusãoA utilização de relés digitais com detecção de arco integradaé uma solução eficiente para proteção dos trabalhadores e dainstalação contra os riscos do arco elétrico.A vantagem da aplicação desse tipo de relé decorre do fatode que, com apenas um dispositivo, é possível integrar todosos requisitos de proteção do sistema elétrico com a proteçãocontra arco elétrico, dispensando o uso de dispositivosauxiliares dedicados à proteção apenas contra arco elétrico.Contudo, deve-se atentar para o fato de que nem todos osrelés digitais são dotados desse recurso. Adicionalmente, osrelés digitais que possuem esse recurso integrado necessitamde entradas auxiliares, que são opcionais para conexão dossensores de luminosidade.Para se evitar desligamentos (trips) indesejados,recomenda-se sempre a utilização de proteção combinadade detecção de luz e sobrecorrente, em que o comandode desligamento é realizado apenas se as duas condiçõesestiverem satisfeitas.Referências• KUMPULAINEN, L.; DAHL, S. Minimizing hazard to personnel,damage to equipment, and process outages by optical arc-flashprotection. In: IEEE Petroleum and Chemical Industry Conference,Europe, 2010.• LUNA, R.; CASSIDY, B.; FRANCO, J. Reducing arc flash risk withthe application of protective relays. In: IEEE Petroleum and ChemicalIndustry Conference, PCIC, 2009.• QUEIROZ, A. R. S. Utilização de relés digitais para mitigação dosriscos envolvendo arco elétrico. Dissertação (Mestrado em Ciências –Engenharia Elétrica). Universidade de São Paulo, 2011.• ROSCOE, G.; VALDES, M. E.; LUNA, R. Methods for arc-flashdetection in electrical equipment. In: IEEE Petroleum and ChemicalIndustry Conference, PCIC, 2010.• SEL – Schweitzer Engineering Laboratories. “Memória de cálculopara os ajustes do relé de proteção de alimentador SEL-751A”.Disponível em: . Acesso em: 04 abr. 2012.• SEL – Schweitzer Engineering Laboratories. “Como criar um elementode detecção de arco voltaico rápido e seletivo, utilizando elementosde sobrecorrente e intensidade luminosa”. Disponível em: . Acesso em:04 abr. 2012.• ZELLER, M.; SCHEER, G. Add trip security to arc-flash detection forsafety and reliability. In: Power Systems Conference, IEEE, 2009.*Alan Rômulo Silva Queiroz é engenheiro eletricista graduado pelaUniversidade Santa Cecília (Santos, SP), mestre em Engenharia Elétrica pelaEscola Politécnica da Universidade de São Paulo e membro do IEEE-IAS.Eduardo César Senger é engenheiro eletricista e doutor pela EscolaPolitécnica da Universidade de São Paulo. É professor livre-docente na área deProteção de Sistemas Elétricos na Universidade de São Paulo e coordenador doLaboratório de Pesquisa em Proteção de Sistemas Elétricos (Lprot).Continua na próxima ediçãoConfira todos os artigos deste fascículo em www.osetoreletrico.com.brDúvidas, sugestões e comentários podem ser encaminhados para oe-mail redacao@atitudeeditorial.com.br