(Parte 2 de 4)

O ponto neutro do transformador (ou do sistema de fornecimento se a distribuição usa um esquema TNC e a instalação um sistema TN-S) é aterrado somente uma vez e na origem da instalação , as partes metálicas externas do equipamento e as partes metálicas externas ao equipamento são conectadas aos condutores de proteção os quais por sua vez são ligados ao neutro do transformador; n Sobretensões:

Sob condições normais o neutro do transformador, as partes condutoras expostas e o eletrodo de terra estão ao mesmo potencial ainda que fenômenos transitórios não possam ser excluídos e podem levar ao uso de pára-raios entre os condutores fase, neutro e partes metálicas externas; n A continuidade do fornecimento, a compatibilidade elétromagnética e o incêndio: os efeitos de faltas entre a alta e baixa tensão, falhas na isolação de alta tensão e falhas na isolação de baixa tensão são semelhantes àqueles descritos para o sistema TN-C; em particular a corrente nas falhas de isolação não é limitada por nenhuma impedância do eletrodo terra e é por isso alta (vários kA) (Veja pontos 2, 3 e 4 da parte correspondente ao esquema TN-C); n O condutor neutro não pode ser aterrado.

Isto evita a criação de um esquema TN-C com suas inerentes desvantagens, isto é, queda de tensão e correntes de carga no condutor de proteção sob condições normais de operação; n Arranjos dos condutores de proteção

Os condutores PE são separados dos condutores neutros e são dimensionados para a maior corrente de falta que possa ocorre.

Sob condições normais o condutor PE em oposição ao condutor PEN não é sujeito a queda de tensão e todos as conseqüências resultantes do sistema TN-C são portanto eliminadas; o esquema TN-S é semelhante nesse aspecto ao esquema T,

TNC4 x 95 m 6 m10 m16 m incorrectcorrect correct

6 m PEN

S < 10 mmPEN connected to the neutral terminal prohibited

L1 L2 L3 PEN

No evento de uma falta na isolação aparece uma alta tensão de curta duração ao longo do condutor PE criando os mesmos problemas transitórios que no esquema TN-C;

Devido às altas correntes de falta, e às tensões toque, é obrigatória uma desconexão automática no evento de uma falha da isolação,essa desconexão precisa ser proporcionada por disjuntores, fusíveis ou dispositivos de corrente residual desde que a proteção contra os contatos indiretos possa ser separada da proteção contra os curtos circuitos fase/fase ou fase/neutro; se a proteção contra contatos indiretos for fornecida por dispositivos de proteção contra sobre correntes, as mesmas características se aplicam, como no esquema TN-C; Fogo: A proteção não é provida para faltas impedantes levando a um risco de incêndio;

A impedância dos cabos das fontes e aquela do circuito a ser protegido, precissam ser verificadas por medição depois da instalação e a intervalos regulares, assim como uma dupla determinação das condições de desconexão quando a instalação pode ser suprida por duas pontes (UPS, gerador de reserva etc.),

Os circuitos têm um comprimento máximo que não pode ser excedido.

3.5Qualquer modificação da instalação requer um rearranjo e verificação das condições de proteção.

Se a proteção contra contatos indiretos for provida por dispositivo de corrente residual: para evitar um disparo indesejável é freqüentemente possível usar correntes residuais altas da ordem de 1 ampere ou mais; n Fogo, Projeto e Operação o As condições acima discutidas são eliminadas e são obbtidas as vantagens do esquema T.

o O uso de dispositivo de corrente residual com condições correntes de operação de 500mA ajuda a prevenir danos de origem elétrica os quais podem ocorrer no evento de faltas de impedância ou devido a altos níveis de faltas de isolação.

o O ponto neutro do transformador é ligado diretamente à terra, o As partes metáslicas expostas do equipamento são ligadas por condutores de proteção ao eletrodo de terra da instalação o qual é geralmente independente do condutor de aterramento do neutro do transformador; o Disposição dos condutores de proteção

Os condutores PE são separados dos condutores neutro e são dimensionados para a maior corrente de falta que possa ocorrer; n Arranjo da proteção contra contatos indiretos

A desconexão automática é obrigatória no evento de uma falta da isolação. Na prática esta desconexão é obtida por dispositivos de correntes residual. Suas correntes de operação precisam ser suficientemente baixas para os dispositivos detectarem a corrente de falta, limitada pelas duas resistências em serie dos eletrodos de terra.

n Métodos de Aterramento n O ponto de neutro do transformador é ligado diretamente à terra; n As partes metálicas expostas do equipamento são ligadas por condutores de proteção ao eletrodo de terra da instalação o qual é geralmente independente do eletrodo de terra do neutro do transformador; n Sobretensões: ainda que, como no esquema TN o potencial das partes metálicas expostas e o eletrodo de terra sejam o mesmo isto pode não ser verdade para o condutor neutro o qual é galvanicamente ligado a um eletrodo e partes metálicas expostas distintas e, em alguns casos, relativamente afastadas (freqüentemente o caso para quedas de raio em áreas rurais). Em áreas industriais ou urbanas este não é geralmente o caso. O acoplamento dos dois eletrodos de terra é a partir de um ponto de vista geral um compromisso aceitável. A instalação de páraraios proporciona o nível necessário de proteção; n Compatibilidade Eletromagnética: no evento de uma falta da isolação a corrente de falta é relativamente baixa. Por exemplo, com um eletrodo com resistência de um eltrodo de terra de 230V/100A igual aproximadamente a 2,3 ohms, a correntede falta é somente 100A. Como conseqüência a queda de tensão criada pela falta, as perturbações eletromagnéticas e a diferença de potencial transitória entre os aparelhos, (por exemplo dois PCs interligados) conectados por um cabo blindado são muito mais facilmente suportáveis que para o esquema TN-S; n Arranjo dos condutores de Proteção

Os condutores de proteção são separados do neutro e são dimensionados para a maior corrente de falta que possa ocorrer;

n Compatibilidade Eletromagnética: sob condições normais o condutor PE não é sujeito a queda de tensão e todas as inconveniências do esquema TN-C são por isso eliminadas. Na eventualidade de uma falha da isolação a tensão de curta duração que aparece ao longo do condutor PE é baixa e as perturbações resultantes são desprezíveis; n Projeto e Operação: para circuitos de distribuição a seção transversal do condutor PE pode ser menor que para o esquema TNS; n Arranjo da Proteção contra Contatos Indiretos: Ë obrigatória desconexão automática no evento de uma falha na isolação.

n Na prática, esta desconexão é obtida por dispositivos de corrente residual. Suas correntes de operação precisam ser suficientemente baixas para os dispositivos detectarem as correntes de falta limitadas pelas resistências de dois eletrodos de terra em serie.

n Dispositivos de Correntes Residual são adicionados na forma de relés para disjuntores e na forma de RCCBs para fusíveis. Eles podem proteger um circuito singelo ou um grupo de circuitos e suas correntes de operação são escolhidas de acordo com o máximo valor da resistência R do eletrodo de terra para as partes condutoras expostas, n a presença de dispositivos de corrente residual minimiza as restrições de projeto e operação. Não é necessária a impedância da fonte a montante e não há limites em relação ao comprimento dos circuitos (exceto para evitar quedas de tensão excessivas). Uma instalação pode ser modificada ou ampliada sem cálculos ou medições “in-situ”, n o uso de uma fonte de reserva pela concessionária ou operadora é executada facilmente; n fogo: o uso de dispositivos de corrente residual com correntes de operação ≤ 500mA previne os incêndios de origem elétrica; n compatibilidade eletromagnética: correntes de falha de isolação duram um tempo muito curto, menos de 100ms ( ou menos que 400ms em circuitos de distribuição) e são de baixa amplitude.

o O neutro do transformador é isolado da terra ou aterrado através de uma impedância e um limitador de sobretensões. Sob condições normais, seu potencial é mantido perto daquele das partes condutoras expostas pelas capacitâncias do equipamento e barramento.

Partes metálicas expostas do equipamento e partes condutoras estranhas do edifício são ligadas ao eletrodo de terra do edifício; n arranjo dos condutores PE. Os condutores PE são separados dos condutores N e são dimensionados par a maior corrente de falta que possa ocorrer; n arranjo da proteção contra contatos indiretos. A corrente de falta no evento de uma única falha da isolação é baixa e não apresenta nenhum risco. A ocorrência de um segunda falta deve ser tornada altamente improvável pela instalação de um dispositivo de monitoração que irá detectar e indicar a ocorrência da primeira falta que deve ser então prontamente localizada e eliminada.

n método de aterramento. O neutro do transformador é isolado da terra ou é aterrado através de uma impedância e um limitador de sobretensões. Sob condições normais , seu potencial é mantido próximo daquele das partes condutoras expostas pelas capacitâncias do equipamento. As partes condutoras expostas do equipamento e partes condutoras estranhas do edifício são ligadas ao eletrodo de terra do edifício:

n sobretensões:

n sob condições normais , o condutor , as partes condutoras expostas e o eletrodo estão virtualmente ao mesmo potencial, n um limitador de sobretensões deve ser instalado para evitar uma elevação de potencial entre as partes vivas e as partes expostas condutoras o que pode exceder a suportabilidade do equipamento de BT no evento de uma falta originada na instalação de alta tensão. A proteção contra sobretensões deve ser implementada de acordo com o critério comum a todos os esquemas de aterramento; n continuidade de energia da fonte e a compatibilidade eletromagnética:

n a corrente da primeira falta da isolação é baixa, como resultado da capacitância entre os condutores vivos e as partes condutoras expostas tais como aquelas do circuito de carga e filtros HF, n uma primeira falta da isolação não produz qualquer queda de tensão na rede ou perturbações eletromagnéticas em uma larga faixa de freqüências correspondente à ocorrência de uma clássica corrente de falta de isolação.

n Sobretensões: depois de uma primeira falta, o equipamento continua a ser energizado e uma tensão fase-fase gradualmente aparece entre as fases sãs e as partes metálicas expostas. O equipamento precisa ser escolhido tendo em mente esta situação.

Notas:

n A norma IEC 950 ( ou EN 60950) define a categoria do equipamento de processamento de dados que pode ser usado em sistemas IT; n Se forem usados pára-raios, a norma estipula que suas tensões nominais devem ser escolhidas de acordo com a tensão fase-fase.

n Continuidade do fornecimento de energia e compatibilidade eletromagnética: uma segunda falta de isolação pode ocorrer em uma outra fase, dando origem a um novo curto-circuito com os respectivos riscos. O usuário de um sistema IT deve admitir que esta situação nunca pode ocorrer, ainda que nas normas, por uma questão de segurança essa possibilidade é admitida; n Arranjos dos condutores PE.

Os condutores PE são separados dos condutores neutro e são dimensionados para a máxima corrente de falta que possa ocorrer; n Compatibilidade eletromagnética: sob condições normais, e ainda quando ocorra uma primeira falta, os condutores PE não devem apresentar queda de tensão. É mantido um alto nível de eqüipotencialidade entre os condutores de proteção, condutores funcionais de aterramento, partes metálicas expostas e partes condutoras estranhas do edifício ao qual elas são interligadas; n Arranjo da proteção contra contatos indiretos. A corrente de falta na eventualidade de uma única falta da isolação é baixa e não representa risco. A ocorrência de uma segunda falta deve ser considerada altamente improvável pela instalação de um dispositivo de monitoração que irá detectar e indicar a ocorrência de uma primeira falta que deve ser prontamente localizada e eliminada.

Os dispositivos de proteção são projetados para operar no evento de uma dupla falta. Se forem usados disjuntores e fusíveis, as regras são semelhantes àquelas usadas no esquema TN.

Podem ser usados também dispositivos de corrente residual. Se ocorrerem faltas a juzante do mesmo dispositivo de corrente residual, o dispositivo considera a corrente de falta como uma corrente de carga e pode não disparar. Um dispositivo de corrente residual separado é então requerido para cada circuito.

Se dois locais têm a mesma instalação usando um esquema IT, e seu sistema de eletrodos de terra não são conectados, um dispositivo de corrente residual precisa ser sempre incluido no início de cada instalação. Esta medida previne a criação de uma situação perigosa, uma falta de isolação na fase 1 do primeiro local e outra na fase 2 no segundo local. incêndio: o uso de um dispositivo de monitoração da isolação e possivelmente dispositivos de corrente residual operando com correntes inferiores a 500mA previne incêndio de origem elétrica.

n pessoal de manutenção treinado precisa ser disponível para localizar e eliminar prontamente a primeira corrente de falta de isolação, n a instalação precisa ser projetada com grande cuidado: o uso de esquema IT aonde justificável pelos requisitos relacionados à continuidade do fornecimento de energia, isolação das cargas com correntes de fuga elevadas (certos fornos e certos típos de hardware para computadores), verificação da influência de correntes de fuga, em particular com respeito a dispositivos de corrente residual, divisão da instalação, etc,.

n se forem usados dispositivos de corrente residual de 30mA para proteger os circuitos das tomadas:

a corrente de fuga capacitiva total a juzante de um dispositivo não pode exceder 10mA. O valor é estimado usando a tensão fase-fase para a fase e a tensão fase/ neutro para o neutro; se as cargas energizadas por um tal circuito não são críticas, o dispositivo de corrente residual pode disparar em uma primeira falta de isolação, eliminando-o então imediatamente. Por outro lado deve ser evitado o uso de tomadas ou outras medidas devem ser implementadas, n comentário: o condutor terra, se distribuido, precisa ser protegido por dispositivos tetrapolares incluindo proteção de neutro ou dispositivos bipolares.

Em caixas terminais de distribuição, o uso de dispositivo de proteção uni-polar + neutro é permitido se as características nominais para a fase e neutro são as mesmas ou próximas, e um dispositivo de corrente residual está instalado a montante.

No estágio de projeto, precisa ser calculado o comprimento máximo dos cabos a jusante de um disjuntor de controle (ou conjunto de fusíveis) e durante a execução precisam ser obedecidas certas regras.

6.2 Condições impostas

Precisam ser observadas certas condições, de acordo com a listagem a seguir e ilustradas na fig.40.

1.Precisam ser instalados eletrodos de aterramento distribuidos regularmente (tanto quanto possível) ao longo do condutor PE. Nota: Isto não é normalmente feito nas instalações de residências singelas; nestes casos é suficiente a instalação de um eletrodo na entrada da instalação.

2. o condutor PE não deve passar através de conduites ferromagnéticos, dutos, etc. ou ser instalado sobre estrutura metálica, desde que os efeitos indutivos e de proximidade podem aumentar a impedância efetiva do condutor.

3. no caso de um condutor PEN (um neutro que serve também como condutor de proteção), precisa ser feita a conexão direta ao terminal terra de um aparelho (vide 3 na fig. 40) antes de ligá-lo ao terminal neutro desse aparelho.

4.se o condutor tiver seção inferior a 6mm2 para o cobre ou 10 m 2 para o alumínio, ou quando o cabo for móvel, os condutores Neutro e Proteção devem ser separados ( i.é., deve ser adotado o sistema TN-S na instalação).

5.as faltas à terra devem ser eliminadas por dispositivos de proteção contra sobrecorrente, i. é. fusíveis ou disjuntores.

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