Análise de energia incidente em redes de distribuição: estimação, estratégias de mitigação e medidas de proteção
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Date
2021-04-30Primeiro membro da banca
Marchesan, Tiago Bandeira
Segundo membro da banca
Ramos, Maicon Jaderson Silveira
Metadata
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A ocorrência de um arco elétrico se dá quando a ionização do ar é suficiente para possibilitar a passagem de corrente elétrica e decorre de dois ou mais condutores separados por um dado espaçamento submetidos a um curto-circuito, seja por contato indevido ou falha de isolamento, ou ainda durante a operação rotineira dos equipamentos elétricos, como no processo de abertura e fechamento dos dispositivos de manobra. Uma série de riscos estão associados ao arco elétrico, sendo o risco térmico aceito como o mais significante, visto que acidentes documentados como causados por esse tipo de fenômeno são predominantemente queimaduras. Grandes quantidades de energia são liberadas durante a ocorrência de um arco elétrico, sendo a energia térmica denominada energia incidente. Dentro do processo de avaliação do risco de arco elétrico, a análise de energia incidente é empregada para prever os níveis de energia incidente gerados em um possível evento de arco elétrico e, como resultado dessa análise, é possível determinar os equipamentos de proteção adequados para o trabalho naquele sítio, se há necessidade de empregar técnicas de mitigação de energia incidente e, ainda, se o trabalho poderá de fato ser realizado em local energizado ou se será necessário que o ponto seja desenergizado. Neste trabalho, uma análise de energia incidente é proposta para redes de distribuição, na qual se deve estimar os níveis de energia incidente, propor técnicas de mitigação quando necessário e determinar medidas de proteção ao trabalhador. As redes empregadas nos estudos de caso são as redes IEEE 13-Node e IEEE 34-Bus, pois contam com sítios dentro do intervalo de tensão do guia de estimativa de energia incidente selecionado, o IEEE Std 1584. Ambos os modelos de 2002 e de 2018 são empregados, a fim de se obter uma comparação entre os resultados. O software ATPDraw é utilizado para simular faltas trifásicas francas nos pontos de interesse e as vestimentas e demais equipamentos de proteção pertinentes são escolhidos a partir da NFPA 70E-2021. Os resultados dos estudos de caso confirmam a relação direta entre a energia incidente e a duração do arco elétrico, além de salientar a diferença entre os resultados obtidos empregando o modelo de 2002 e o de 2018 como mais expressiva para cenários com condutores orientados horizontalmente e em sistemas de baixa tensão, em função principalmente do fator de variação da corrente de arco. Para sistemas de média tensão, o intervalo de espaçamentos considerados no modelo empírico do IEEE Std 1584-2002 é distinto do modelo do IEEE Std 1584-2018, forçando o uso do modelo teórico, baseado no modelo de Lee, o que implica em resultados mais conservadores. Por fim, considerando-se o intervalo de tensão de ambos os modelos, há uma limitação quanto à aplicação deles em sistemas de distribuição, visto que não contemplam todas as tensões empregadas nas redes de média e alta tensão.
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