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Indústria: é possível levar a tecnologia da proteção de alta para CCMs de baixa tensão

A fim de garantir um bom funcionamento do processo industrial é fundamental garantir a proteção e segurança de trabalhadores e equipamentos. Mesmo com os avanços nas duas últimas décadas, grande parte dos Centros de Controle de Motores (CCMs) em baixa tensão ainda utilizam recursos de proteção e controle muito limitados se comparados aos já adotados na média e alta tensão.

Considerando, por exemplo, que as equipes de trabalho estão sujeitas a riscos como arco elétrico e choque elétrico, não há dúvida de que os CCMS devem se modernizar e implantar tecnologias que deixem o sistema mais completo, confiável e seguro, resultando, ainda, em otimização do uso de energia e matéria-prima, redução de custos e maior eficácia dos recursos de manutenção.

A sincronização de tempo, protocolos modernos baseados em redes Ethernet, registros de sequências de eventos, oscilografia (COMTRADE), monitoramento e alarme das funções de proteção, e outros recursos previamente padronizados nos relés de proteção de média e alta tensão são disponibilizados nos modernos relés inteligentes dos CCMs de baixa tensão.

Para ajudar no alcance desses resultados, listamos a seguir as melhores práticas a serem adotadas em CCMs de baixa tensão.

Detecção de arco elétrico nas gavetas

A formação de arco elétrico pode causar explosões destrutivas, colocando em risco as equipes de trabalho. Assim como o choque elétrico, esse problema pode resultar em ferimentos e até na morte de trabalhadores. Se o arco for detectado e extinguido de forma rápida, a energia gerada e a chance de danos são menores. Para uma detecção precisa e assertiva, é recomendado que o sistema de proteção confirme a presença simultânea de luz e sobrecorrente.

As faltas com arco nos CCMs de baixa tensão, frequentes em regiões como contator, fusível, barramento e disjuntor, quando localizadas a montante do relé de proteção do barramento de entrada tornam-os vulneráveis. Por isso, detectar a sobrecorrente na alimentação do barramento ao mesmo tempo em que a presença de luz é verificada no interior da gaveta pelo relé inteligente é bastante positivo. Esta necessidade é ainda mais latente em CCMs que utilizam dispositivos como fusíveis ou disjuntores termomagnéticos dentro das gavetas, os quais não são desligados pelo relé de proteção durante um curto circuito. Nesse sentido, é necessário que o relé inteligente dentro da gaveta se comunique (por meio de uma mensagem IEC 61850 GOOSE, por exemplo) com um relé associado ao disjuntor de entrada do barramento do CCM. Se o segundo detectar uma condição de sobrecorrente coincidente com a luz do arco no interior da gaveta, um trip de alta velocidade é emitido para o disjuntor do barramento de entrada. Assim, a duração da falta com arco e a energia incidente são minimizadas.

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Atuação com inversores de frequência (VFD)

Grande parte dos VFDs não têm recursos suficientes de proteção, medição, automação, controle e comunicação do motor. Diante disso, é importante utilizar um relé inteligente que preencha essa lacuna e que tenha a capacidade de atuar em conjunto com o inversor de frequência. Um problema comum é que muitos dispositivos de proteção possuem algoritmos e modelos térmicos apropriados para a frequência fundamental do sistema (60 Hz no caso do Brasil).

No caso de motores autorrefrigerados, uma redução na velocidade do motor reduz também o fluxo de ar de refrigeração e a operação com velocidade reduzida sustentada pode resultar no sobreaquecimento do motor.

É preciso que, dentro das gavetas dos CCMs, sejam instalados relés inteligentes que forneçam proteção de sobrecorrente e térmica através das faixas de velocidade do VFD, e não apenas em 60 Hz.

Multiprotocolos – comunicação simultânea de diferentes protocolos

As redes de comunicação Ethernet trouxeram avanços significativos para a proteção e o controle de sistemas de potência. Estas tecnologias, agora presentes nos modernos relés inteligentes de CCMs, permitem que seja possível que vários protocolos de comunicação, como MODBUS, SNTP, GOOSE, trafeguem ao mesmo tempo na mesma rede de comunicação, possibilitando arquiteturas de comunicação mais simples e confiáveis, e que atendem aos interesses de diferentes áreas dentro de uma empresa.

Como benefício, o tempo de coordenação dos elementos de sobrecorrente pode ser reduzido através de modernos esquemas de seletividade lógica com o uso de mensagens GOOSE. Além disso, podem ser enviadas informações via MODBUS TCP para o controlador lógico programável (CLP) do processo industrial.

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Registro de eventos e oscilografia

Para que as equipes possam fazer análises e encontrar a raiz dos problemas, é necessário que informações detalhadas sobre os eventos estejam disponíveis. É essencial utilizar soluções modernas que emitam relatórios com diagnósticos como sequência de eventos, oscilografia, relatórios de partida e parada do motor e perfil de carga. Tais recursos substituem a plotagem de gráficos e os osciloscópios.

Diagnósticos e Auto Testes Internos

Os modernos relés microprocessados têm que informar aos sistemas de monitoramento a ocorrência de problemas internos, tais como falhas na memória interna, problemas na fonte de alimentação, falhas nas placas de entradas/saídas (I/Os), transformador de corrente (TC) ou transformador de potencial (TP), imprecisões do relógio ou erros nos vetores de processamento. Basicamente, a maior vantagem de qualquer IED de proteção consiste em poder confirmar continuamente se ele está funcionando corretamente.

Os relés inteligentes para CCMs devem executar continuamente testes de autodiagnose para detectar condições fora de tolerância. Esses testes são executados simultaneamente às lógicas de proteção e automação habilitadas e não degradam o desempenho do dispositivo.