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Apostila de Paineis elétricos

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GENERALIDADES Os paineis elétricos tem por finalidade abrigar os componentes de comando , manobra e

proteção dos sistemas elétricos. Assim , existem paineis em todos os níveis de tensão,

destinados a medição , a interromper um circuito por meio de disjuntor, contator ou

seccionadora, de forma intencional, quando o operador efetua a manobra, ou por causa

de um defeito , quando a proteção ira efetuar o desligamento

Os paineis, de acordo com sua finalidade , podem ser chamados de:

Painel de distribuição

Centro de controle de motores

Painel de iluminação

Painel de proteção

Painel de manobra ( ou controle )

Exemplo de painel elétrico de baixa tensão

Centro de controle de motores - CCM

Painel para controle de fator de potência

Os paineis podem ser colocados ao tempo, desde que construidos para esta finalidade,

abrigados ( na maioria das aplicações ) ou em locais de ambiente explosivos ( nesse caso

deverão ter proteção dita a prova de explosão.

Todos os paineis devem possuir no mínimo um diagrama esquematico de seu

funcionamento e/ou aplicação, mas a maioria dos paineis de uso industrial possuem

varios desenhos, que tem a função de prestar o máximo de informações necessárias a o

perfeito entendimento do equipamento. Asiim podemos Ter:

Diagrama unifilar

Desenho mecânico construtivo

Diagrama de comando ou funcional

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Diagrama de interligação

DESENHO EM CORTE DE UM CUBÍCULO DE MT

DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADODE UM CUBÍCULO DE MÉDIA TENSÃO

Detalhes internos em cubículos de paineis de Alta tensão.

Vista barramento de painel de Média tensão Vista traseira de cubículo de média tensão

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Outro tipo classico de painel é o CCM, que tanto em média tensão, quanto em baixa

tenão tem a finalidade de alimentar um crupo de motores, atraves das mais diversas

chaves de partida, definidas de acordo com o projeto e a capacidade da Fabrica.

Exemplo de um cubículo de média tensão Disjuntor de média tensão a gás ( SF6)

Os barramentos seguem a norma padrão para cores a saber: fase “A” verde

fase “B” amarelo

fase “C “ marron ou violeta

Neutro ( cabo com 4 fios ) cinza

Condutor de ligação a terra do neutro preto

Corrente contínua - positivo vermelho

Corrente contínua - negativo azul

Condutor médio - branco

Para finalizar, vale salientar a importância em efetuar os testes funcionais dos paineis,

sempre com um diagrama atualizado em mãos.

Não devemos nunca , tentar adivinhar o problema , sem uma análise e interpretação do

corrreto funcionamento de equipamento e por hipótese nenhuma , se deve usar um

jumper para anular uma proteção, sem o perfeito conhecimento de causa e a

concordância de toda a equipe para tal prática.

Um jumper nunca deve ser esquecido.e após a solução do problema, deve ser

imediatamente retirado.

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Os manuais de manutenção contem as peças de reposição que são necessárias ao

perfeito funcionamento de equipamento, e a medida do possivel devem ser mantidos os

componentes originais. Uma mudança que envolva componentes vitais como disjuntores,

reles , devem ser de responsabilidade do responsável pelos equipamentos, e sempre com

uma solicitação formal para tal.

No recebimento dos paineis, deve-se seguir as intruções do fabricante, principalmente

quanto ao manuseio e armazenamento. Os testes para partida devem seguira um

planejamento prévio e somente deverá ser posto carga em um painel, após energizado

em vazio e passado por um período de observação.

Os componentes principais do painel serão tratados separadamente, mas não se deve

deixar de salientar que fazem parte do conjunto do “equipamento “:

MANUTENÇÃO DEFEITOS MAIS COMUNS 1- RESISTÊNCIA DE CONTATOS ELEVADOS A resistencia de contatos elevados são devido a corrosão ou desgaste dos contatos de

disjuntores e contatores ou devido também a conexões folgadas.

Neste caso a temperatura de contato se eleva de forma anormal.Se a temperatura for

relativamente alta , aparecerá em torno da conexão uma descoloração no cobre e uma

deformação da isoalçao ,seja ela no cabo ou no isolamento de um barramento.

Ao aumentar a temperatura aumenta ainda mais a resistência de contato e desta forma

podrá ocasionar uma elavação progressiva da emperatura e consequentemente a

destruição do ponto aquecido, podendo desta forma chegarmos a um incêndio.

Os íons produzidos no aquecimento e nos pequenos arcos são agitados pelos campos

magnéticos e elétricos dos barramentos, de forma que terminam se concentrando nas

regiões onde é mais intenso.Se a quantodade de íons gerada for suficientemente grande ,

poderão acontecer arcos elétricos em regiões de campo elétrico intenso, que poderão ser

distantes do local de defeito(cantos de barramentos mau isolados por exemplo) .

Arcos elétricos no ar produzem Oxônio , de odor característico e penetrante, facilmente

detectáveis em painéis pouco ventilados.

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Solução para minimizar o problema

Manutenção PREDITIVA por meio de inspeções periódicas com o uso de

TERMOVISÃO.

A inspeção termográfica é genericamente definida como a técnica de inspeção não

destrutiva, que se baseia na detecção de radiação infravermelha naturalmente emitida

pelos corpos, permitindo a medição de temperaturas sem contato físico com os mesmos.

Através da utilização de sistemas infravermelhos torna-se possível a observação de

padrões diferenciais de distribuição de calor num componente, com o objetivo de

proporcionar informações relativas à condição operacional deste.

Em quaisquer dos sistemas de manutenção considerados, a termovisão se apresenta

como uma técnica de inspeção indispensável, uma vez que atende as especificações

básicas, tais como:

Segurança

Permite a realização de medições sem contato físico com o item a ser inspecionado.

Não interfere no processo de produção Proporciona a inspeção do equipamento em pleno funcionamento. Alto rendimento Realiza a inspeção de muitos itens em pouco tempo.

Normas Aplicáveis:

N-2472 - Ensaio Não-Destrutivo - Termografia

N-2475 - Inspeção Termográfica em Equipamentos de Processo

N-2487 - Inspeção Termográfica em Sistemas Elétricos

ASTM-E-1316 - Standard Terminology for Nondestructive Examination.J-Infrared

Examination.

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Equipamento termográfico

Termografia de uso em motores elétricos Termografia de uso em banco de capacitores

Termografia em cotatos elétricos – Fusivel Termografia em chave seccionadora

Valores limites de temperatura máxima para conexões internas e barramentos segundo a

Norma ANSI C37.20-1969.

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Tipo de barra ou conexão Limite dos pontos quentes

Elevação Max oC Temperatura Max oC

Barras de cobre e conexões de cobre com cobre 30 70

Barras e conexões com superfícies prateadas 65 103 Conexões de cabos de cobre isolados com cobre 30 70

Conexões de cabos isolados com superfície prateadas ou equivalente 45 85

Manutenção PREVENTIVA através de um desligamento geral e reaperto e limpeza

dos barramentos ,isoladores e conexões, com uso de equipamentos e materiais

compatíveis

Curto-circuito em CCM de baixa tensão Destruição do barramento de cobre

Reaperto geral dos barramentos com uso de preferência de torquímetros de estalo,os

quias podemos definir a força máxima a ser empregada nos parafusos dos

parramentos,tornado o aperto uniforme e sem o risco de espanamento das roscas,que

causaria folga no aperto e consequentemente um mau contato no local.

Torquímetro tipo relógio Torquímetro tipo estalo com escala

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Existem tabelas de fabricantes que indicam os valors máximos de resistência de contatos

que podemos tolerar. Abaixo segue uma tabela ilustrativa:

Resistência de contato em alguns disjuntores de 4,16 kV em funcionamento satisfatório

GE 2000 A 16 µΩ

SACE 2000 A 16 µΩ

2- RESISTÊNCIA RELUTÂNCIAS ELEVADAS Relutâncias elevadas originadas por entreferros nos circuitos magnéticos de bobinas de

relés e contatores, devido a sujeira e oxidação do núcleo, assim como desajuste de

aticulações e seccionamento de anéis de curto-circuito,poderão causar o aquecimento da

fiação e das bobinas magnéticas.

Esses problemas se manifestam invariavelmete por vibração e ruído magnético audível,

facilmente detectavel.

Esquemático de um contator Vista de um contator Núcleo do contator

3- UMIDADE SUJEIRA Limpeza interna e externa

Examinar impregnações por produto ou poeira na parte externa do painel. As condições

de acesso ao painel devem se encontrar limpas e sem nenhum tipo de obstáculo.

Esta limpeza externa dos painéis deverá ser feita com pano ou esponja umedecidos com

soluçåo de detergente neutro e retirada a sujeira, restos de detergentes com panos ou

esponjas umedecidas em água limpa.

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IMPORTANTE:

Nunca utilizar solventes inflamáveis, na limpeza externa e interna.

O uso de solventes provoca a queima da pintura e em alguns casos, dependendo do tipo

de solvente, chega a remover a pintura de proteção.

Efetuar a limpeza nos barramentos, isoladores dos barramentos em geral, nas muflas,

TP's, TC's e placas separadoras utilizando antioxidante (barramentos) e solventes

apropriados (restante), tal como o SOLVENTE LÍQUIDO LEKTROL do fabricante

POWER, ou similar. Recomenda-se o uso de máscara contra gases, para utilização

destes solventes. O uso da benzina, principalmente nos barramentos, não é indicado,

pois além de ser inflamável, é cancerígeno.

Para a limpeza interna dos painéis de corrente contínua, utilizar um pincel macio e seco

ou um espanador, dependendo do caso, e se possível JATO DE AR SECO, com

suficiente cuidado para evitar danos aos componentes. Se for constatada alguma

deficiência de funcionamento de componentes devido a sujeira em suas peças móveis,

por exemplo, em um relé, é recomendável substitui-lo imediatamente por um

sobressalente.

4- ABERTURAS E ACESSOS EM CUBÍCULOS Devemos observar que possíveis passagens de cabos abertos em painéis, podem ser o

caminho de entrada de aniais para dentro dos mesmos e desta forma devem ser

calafetados ou fechados de forma a evitar esta entrada.

Por este mesmo motivo, painéis elétricos devem permanecer fechados enquanto

energizados pois a função da tampa do mesmo é o isolamento externo para evitar a

entrada de poeira,umidade ,aniamais ou o acesso a pessoas não autorizadas a ineragir

com o sistema elétrico.

A entrada de um animal em um painel elétrico pode gerar um curto-circuito de alta

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intesidade ,inclusive com danos severos ao equipamento. ASPÉCTOS A SEREM OBSERVADOS EM INSPEÇÕES DE INSPEÇÕES PINTURA

Examinar toda a chaparia que compõe o painel quanto a falhas na pintura de proteção ou

a início de corrosão, inclusive a pintura de proteção dos dutos de barras.

CONDIÇÕES FÍSICAS Examinar portas, dobradiças, trincas, fechaduras, maçanetas, tampas, parafusos de

fixação e canaletas internas, quanto ao seu estado físico.

Os parafusos de fechamento dos painéis instalados na área industrial passiveis de

ataque de gases corrosivos ( ar marinho, produtos químicos, etc.), devem ser untados em

graxa anticorrosiva antes de sua montagem. Para este grupo, no final da manutenção,

após o fechamento de seus painéis, vedar com SILICONE a junção da porta, as uniões

dos eletrodutos de interligação e as entradas e saídas rosqueadas dos eletrodutos nestes

painéis.

Para os de corrente contínua, examinar também, todos os pontos de barramentos, cabos,

fiação, coluna retificadora e módulos em geral, que possam apresentar qualquer anomalia

ou mau contato. A existência de coloração escura, aspecto de carbonização e bolhas na

pintura, são indícios da existência de mau contato.

Examinar ainda em paineis de corrente contínua, a presença de vestigios de vazamentos

em capacitores eletrolíticos e de sinais de oxidaçåo nos contatos dos conectores tipo

"plug-in". Efetuar, sempre com o uso de ferramentas apropriadas, todos as inspeções

necessárias, especialmente os dos semicondutores de potência com os respectivos

dissipadores.

ATERRAMENTO

Verificar se o painel se encontra solidamente aterrado, examinando as condições físicas

do cabo de aterramento e as condições de fixação da barra de neutro.

ISOLADORES

Examiná-los quanto a trincas, evidencias de chamuscamentos e folgas nas fixações.

BARRAMENTOS/CABOS

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Examiná-los quanto a possíveis folgas nas conexões. Caso seja necessário nas áreas de

contato dos barramentos que não estiverem prateadas ou niqueladas, verificar a

possibilidade da aplicação de nitrato de prata.

CHAVES SELETORAS/BLOQUEIOS

Examinar as chaves seletoras e comutadoras voltimétricas e amperimétricas, verificando

o reaperto das conexões e a identificação da fiação conforme desenho. Testar as chaves

nas várias posições, certificando-se que a mesma está atendendo a filosofia do projeto.

DISJUNTORES DE BAIXA TENSÃO

Examina-los quanto à sua fixação, verificando o reaperto das conexões de entrada e

saída. Acioná-los algumas vezes, verificando a continuidade dos contatos nas posições

"ON" e "OFF" (LIGADO E DESLIGADO).

CONTATORES

Examinar as câmaras de extinção de arcos elétricos, os contatos móveis e fixos, as molas

e os núcleos dos eletroimãs e a continuidade das bobinas. Caso uma destas partes se

encontre com defeito, efetue a sua substituição, ou se for necessário, substitua o próprio

contator.

Reapertar as conexões de entrada e saída dos contatores.

FUSÍVEIS

Examinar os fusíveis de controle DIAZED, quanto `a fixação da base, reaperto nas

conexões da fiação, dimensionamento e fixação do parafuso de ajuste, condições físicas

do anel de proteção e da tampa e se necessário a continuidade do elo.

Não pode existir folga entre o parafuso de ajuste e a base e nem entre a tampa e o

fusível. Um mau contato num destes pontos pode provocar faiscamento e a consequente

fusão do elo-fusível por aquecimento.

Comparar as capacidades nominais dos fusíveis instalados com as capacidades

recomendadas pelo projeto, levando em consideração as cargas instaladas nos

respectivos circuitos.

Verificar a continuidade dos elos e a pressão das garras de contato dos fusíveis nos TP's.

MUFLAS

Nos painéis de alta e média tensão, examinar as muflas de proteção contra efeito de

campo elétrico e verificar o reaperto dos terminais.

Possíveis irregularidades nas muflas devem ser sanadas antes da energização do painel.

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DUTOS DE BARRA (Para paineis de alta / média / baixa tensão)

Examiná-los quanto à vedação das janelas de inspeção, atentando para as condições dos

isoladores e dos barramentos.

Efetuar reaperto.

TP's E TC's (Para paineis de alta/média/ baixa tensão)

Examinar os transformadores, verificando o reaperto das conexões primárias e

secundárias.

Caso se detecte alguma anormalidade nos transformadores dos painéis, realizar os testes

para verificação da anormalidade.

Nos TP's, efetuar os testes de relação de transformação e polaridade, determinando

se a polaridade é aditiva ou subtrativa.

Nos TC's, efetuar os testes de isolação entre primário e secundário, relação de

transformação, saturação e polaridade.

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO

Examinar os instrumentos, tais como voltímetros, amperímetros, fasímetros e wattímetros,

efetuando limpeza geral com o uso de pincel e reaperto nas borneiras.

Verificar os possíveis pontos de oxidaçåo, soldas defeituosas e condições da isolação.

IMPORTANTE:

Não limpar com pano macio e seco os visores de vidro ou plástico que protegem a escala

dos instrumentos, antes da aplicação do sinal. Em geral, a fricção produz cargas elétricas

estáticas capazes de modificar a posição do ponteiro, ocasionando falsas leituras.

Se necessário efetuar a aferição e/ou calibração, dos voltímetros, amperímetros e

fasímetros usando suas fichas de calibração.

Será executado como corretiva.

RELÉS

Examinar os relés de proteção e auxiliares quanto ao estado e fixação, verificando o

reaperto das conexões e a identificação da fiação conforme determina o desenho de

interligação. Para os relés auxiliares verificar ainda a pressão das molas dos contatos

móveis e a continuidade da bobina.

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Efetuar, se necessário, a aferição dos relés usando para cada um sua ficha de calibração

e seu respectivo manual. Para realizar o ajuste destes relés, usar a Caixa Triel TR-51( ou

similar ) e consultar o Estudo de Curto-Circuito e Seletividade .

Caso necessário, será executado como corretiva.

ILUMINAÇÃO INTERNA.

Em alguns painéis de alta, media e baixa tensão, geralmente são previstos circuitos de

iluminação interna, os quais, normalmente, são acionados por um micro-interruptor

instalado na porta do painel.

Verificar o funcionamento destes sistemas de iluminação.

RESISTÊNCIAS DE AQUECIMENTO

Examinar as resistências de aquecimento do painel, verificando a fixação, as conexões

elétricas e a potência útil através de medição da corrente. Testar os termostatos,atuando

no dial de ajuste da temperatura e certificando-se que o mesmo comanda a energização

das resistências. Normalmente o termostato é ajustado em 40ºC e a função do sistema é

evitar a penetração de umidade no painel elétrico. Caso o painel, em função da

dissipação de calor, já opere com uma temperatura interna maior que a temperatura do

ambiente, aconselha-se a desativação temporária do sistema de aquecimento. Caso a

temperatura ambiente caia no inverno, aconselha-se colocar o sistema de aquecimento

em operação.

SINALIZAÇÃO (Para paineis de alta /media / baixa tensão)

1- AUDIO-VISUAL ( Sinótico de eventos – Quando houver)

Verificar a situação das lâmpadas de sinalização do painel anunciador, pressionando o

botão para teste de lâmpadas.

Substituir as lâmpadas que porventura não acenderem.

Testar a campainha do painel anunciador através da simulação de defeito no sistema do

painel em manutenção.

Uma vez atuada a campainha, verificar o funcionamento e o comportamento do painel

anunciador, atuando no botão CONHECIMENTO que cessará o sinal acústico e manterá

o sinal visual e posteriormente no botão REARME que apagará o sinal visual.

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2- INDIVIDUAL

Examinar as lâmpadas de sinalização que indicam individualmente as situaçães dos

disjuntores, supervisão dos relés de bloqueio, as condições dos relés 94, a situação dos

contatores de alimentação dos motores de média tensão e as condições da existência de

tensão nas barras.As lâmpadas que estiverem queimadas devem ser substituídas.

CONEXÕES

Examinar possíveis folgas nas conexões chaves, disjuntores,TC's e TP's,. Providenciar o

devido reaperto, quando aplicável.

IDENTIFICAÇÃO.

Verificar o estado das placas de identificação dos painéis e de seus equipamentos e

instrumentos.

Alguns tipos de identificadores de cabos para uso em painéis elétricos

Terminal tipo

agulha

Terminal ilhoes

Tubular

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Luva de emenda

Terminal Agulha

Terminal garfo

Terminal Olhal

Alguns tipos de terminais para uso em cabos em painéis elétricos

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TESTES EM PAINEIS ELÉTRICOS

CONSIDERAÇÕES E DEFINIÇÕES

De acordo com o valor da resistência de isolação encontrado, pode-se detectar e prevenir

problemas nos barramentos.

O instrumento é baseado no princípio do gerador em cascata de Cockft-Walton,

possuindo uma fonte de energia interna de alta tensão estabilizada (D.C.).

Para os painéis De alta,média e baixa tessão, os TP's deverão estar desconectados das

barras, para medição da isolação entre as fases (R x S, S x T e R x T) e entre fases e

massa (RST x M).

Para os painéis de baixa tenão, o disjuntor geral e os disjuntores de distribuição devem

estar na posição desligado para os testes de isolação entre fases. Nos testes de isolação

com relação à terra, o disjuntor geral deve permanecer na posição DESLIGADO e os

disjuntores de distribuição devem passar para a posição "ON" (LIGADO).

Para os painéis de corrente continua ,deve-se remover os fusíveis de controle e com uso

do Megger, medir a isolação do circuito de força do painel. Verificar somente a isolação,

contra a terra, do circuito de entrada e do trafo principal.

EQUIPAMENTOS UTILIZADOS

Megohmetro Eletrônico - Modelo: MG – 5000 A Fabricante : INSTRUM

Modelo: MD –5000 Fabricante : Megabras

PADRÕES

Os testes periódicos nos barramentos revelam usualmente, leituras mais altas que os

valores mínimos apresentados a seguir. Contudo, para que se reconheçam as condições

de resistência de isolação, os valores numéricos em si não são suficientes. É mais

importante conhecer as tendências destes valores, por meio da comparação dos registros

de testes atuais com os registros de testes anteriores, durante um certo período. Assim,

tendências persistentes para a diminuição da resistência indicam problemas iminentes,

mesmo que os valores reais sejam mais altos que os valores mínimos apresentados.

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Para os painéis de baixa tensão, a isolação mínima aceitável nestes casos específicos é

1500 OHM x VOLT, ou seja, para um painel que funcione com uma tensão nominal de

220 VAC, a isolação mínima aceitável seria:

Isolação MEGOHM = 1500 x 220 = 0,33 M (Megohms)

De acordo com a Norma NBR 6808/81, para os painéis de alta, média e baixa tensão, "a

resistência de isolação em um trecho do circuito de força de um painel deve ser no

mínimo de 1000 OHM para cada volt da tensão de operação.

Ao lado podemos notar uma isntalação simples de um quadro com disjuntores porem comos seguintes defeitos: - Fiação mau arrumada,sem proteção por calha ou mesmo com identificação de circuitos. - Disjuntores nçao identifcam os circuitos e os que possuem identificação estão com etiquetas de papel que saem com o tempo. - Disjuntor instalado em local indevido por falta de local adequado( sem reserva) - barramento exposto ,em desacordo com a NR10.