Guia Completo de Distribuição de Energia Industrial: Soluções Confiáveis e Melhores Práticas

Distribuição de Energia nas Indústrias – Tudo o Que Você Precisa Saber

Hoje, pretendemos levá-lo ao ambiente industrial, mostrando como a energia elétrica é distribuída nas indústrias. Nas indústrias, painéis elétricos desempenham um papel importante na distribuição da energia, abrigando diversos equipamentos como barramentos, disjuntores, medidores, etc.

Estes painéis são distribuídos por várias seções de uma indústria para fornecer energia a sistemas individuais instalados e são conectados através de dutos de cabos. Vamos analisar este conceito em detalhes.

Estrutura da Distribuição de Energia nas Indústrias

Em um sistema de energia elétrica industrial, a energia elétrica é fornecida por concessionárias privadas ou públicas, ou ambas. A tensão fornecida está na faixa de 11kV, 33kV, 66kV ou 132kV. Estas altas tensões são rebaixadas para baixa tensão usando transformadores abaixadores.

Tensões na faixa de 440 volts ou abaixo são chamadas de sistemas de baixa tensão. Esta tensão rebaixada é então fornecida a vários painéis e equipamentos através de um arranjo de seccionadora que consiste em chaves elétricas, disjuntores, fusíveis, equipamentos de proteção, quadros de medição, etc.

A figura abaixo mostra um diagrama esquemático da distribuição de energia. Este esquema de modelo é empregado principalmente para indústrias de grande e médio porte. Em alguns casos, painéis sub-BT não são encontrados; em vez disso, a energia é fornecida diretamente dos painéis BT para QDs, dependendo do tamanho da área de distribuição onde o número de unidades (ou seções) a serem alimentadas é a consideração principal.Na figura acima, os elementos neste modelo de distribuição de energia incluíam painel BT, sub-painel BT, QD (quadro de distribuição), QDP (quadro de distribuição de potência) e QDI (quadro de distribuição de iluminação).

Vários transformadores fornecem alimentação aos painéis BT, que atuam como sistema de chaveamento principal para todo o esquema de distribuição de energia e suportam a demanda total de carga. Discutiremos os elementos internos dos painéis BT em breve, mais adiante neste artigo. Os alimentadores de saída do painel BT são conectados aos sub-painéis BT, que são colocados para um grupo de cargas em uma determinada seção para suprir a demanda.

O entrada do sub-painel BT é aplicada no QD, que são colocados para fornecer energia a cargas que consistem em um grupo de máquinas como fornos elétricos, guindastes, etc. (que estão conectados a vários QDPs).

QDPs atuam como a conexão real de potência da carga à fonte, onde máquinas individuais são conectadas diretamente à alimentação. E parte da potência do QDP é fornecida aos QDIs, onde fornece energia a equipamentos de iluminação como luzes de rua (veja projeto simples de luz de rua aqui), iluminação na área de trabalho, quadros de tomadas, etc.

Todos os painéis no sistema de distribuição são aterrados com aterramento adequado para proteger os aparelhos, bem como o pessoal operacional.

Painel de Baixa Tensão (BT)

O arranjo de seccionadora em cada lado de distribuição é alojado em estruturas fechadas em metal chamadas painéis BT (baixa tensão). Estes painéis BT são responsáveis por distribuir a energia para vários sub-painéis BT, recebendo-a do transformador. São classificados para 430 V, 3-fases, 50Hz, sistema de três ou quatro fios.

É uma unidade autônoma montada no piso, totalmente fechada e do tipo extensível. Seu projeto inclui todas as provisões para segurança de operação, bem como para pessoal de manutenção.

A conexão interna para o painel BT é mostrada na figura abaixo.

Disjuntor a Ar (ACB)

Ele faz ou interrompe o circuito manualmente ou por controle remoto durante condições normais de operação e interrompe o circuito durante condição de falta automaticamente. Podem ser de tipo 3/4 polos com classificação decidida pela corrente de carga (ou capacidade de interrupção) e podem ser do tipo extraível ou fixo.

ACBs (Disjuntores a Ar) consistem de barramentos necessários para conectar os terminais com links neutros aparafusados. São fornecidos com sistemas de microprocessador para habilitar sistemas de proteção como sobrecarga, falta à terra e curto-circuitos. ACB também fornece as indicações e requisitos de medição necessários com o uso de TCs, lâmpadas, amperímetros, voltímetros, etc.

Barramentos e Conexões

Barramentos são feitos com cobre de alta condutividade (em alguns casos, barramentos de alumínio são usados para reduzir custos). O painel BT consiste em um sistema de barramentos horizontais principais e barramentos verticais auxiliares em becos de barramentos nos quais os painéis podem ser arranjados com acesso frontal para conectar cabos.

Os cabos de saída são conectados aos barramentos como conexão sólida ou flexível, dependendo do fabricante do painel. Todos os barramentos são adequadamente isolados / revestidos de maneira aprovada.

Barramentos coletam a alimentação dos terminais do transformador e a fornecem aos vários elementos no painel, como ACBs, seccionadora de banco de capacitores e outras cargas conectadas. Os barramentos podem ser instalados tanto na parte superior quanto inferior, ou em ambos os lados do painel, mas principalmente os barramentos superiores recebem a alimentação do transformador enquanto os barramentos inferiores recebem a alimentação do grupo gerador a diesel (GGD).

Acoplador de Barramentos

Ele acopla um barramento com outro barramento de fonte diferente (mas a classificação deve ser a mesma) sem criar arcos ou interrupção no sistema de alimentação. Em caso de manutenção de outros disjuntores no mesmo painel, este acoplador de barramentos desvia a fonte de alimentação para a outra. Também é um arranjo de seccionadora com ACB e fornecido com facilidade de intertravamento.

Banco de Capacitores

É um painel separado que consiste em barramentos, MCCBs, reatores sintonizados, unidades de capacitores, contatores, equipamentos de medição e cabos. Também é chamado de painel de correção automática de fator de potência (CAPF). Este painel é conectado ao painel BT com ACBs e outros arranjos de seccionadora através de cabos.

Os capacitores e reatores são de tipo interno com unidades resfriadas a ar. Os bancos de capacitores são conectados através da alimentação para melhorar o fator de potência do sistema. Capacitores são comutados automaticamente (através de dispositivos programáveis) ou manualmente (por chaves), dependendo da quantidade de potência reativa a ser compensada.

Medição e Indicação

Voltímetros, amperímetros e medidores de fator de potência no painel BT indicam vários parâmetros e são protegidos com disjuntores miniatura (MCBs). Em todos os painéis BT, lâmpadas indicadoras (maioria LEDs) são fornecidas para cada fase para indicar condição de energizado ou falta. Botões de partida e parada de emergência também são fornecidos no painel de medição para dar comandos de entrada como ligar alimentação e parada de emergência.

Sub-Painéis BT

Estes painéis são semelhantes aos painéis BT, no entanto, a classificação destes painéis é um pouco menor que a dos painéis BT e também são colocados em uma seção particular de uma indústria (como seção de montagem ou seção de expedição) em vez de perto do transformador, como no caso do painel BT. Atuam como principais para vários QDs, porque estes painéis distribuem a energia para os QDs, recebendo-a dos painéis BT.

A circuitaria interna é a mesma do painel BT, como barramentos, conexões de banco de capacitores, ACBs, painéis de medição (acopladores de barramentos podem não ser incluídos na maioria dos casos).Estes painéis também consistem de câmara de barramentos de utilidades, bem como câmara de barramentos de grupo gerador a diesel (GGD) para que algumas cargas (QDs) possam ser comutadas para alimentação do GGD durante menor quantidade de energia fornecida pelas concessionárias. No entanto, na maioria dos casos, a câmara do GGD pode não ser incluída nos sub-painéis BT, em vez disso, é colocada no próprio painel BT. Sub-painéis BT também incluem bancos de capacitores ou unidade CAPF para melhorar o fator de potência.

Quadros de Distribuição (QDs)

Estes estão disponíveis em designs padronizados e customizados de vários fabricantes. QDs consistem de barramentos (cobre ou alumínio) que recebem alimentação de sub-painéis BT ou painéis BT principais e então distribuem para várias máquinas de alta potência (como fornos, chillers, bombas d'água, fornos, etc.) e QDPs (quadros de distribuição de potência).

Recebe a energia (entrada) através de ACB ou MCCB e distribui através de MCCBs de saída ou SDFUs (Chaves-Seccionadoras-Fusíveis). Os SDFUs consistem de chaves em série com links de fusíveis (fusíveis HRC de alta capacidade de interrupção) com estrutura mecânica para operação manual. Estas unidades de chaveamento são usadas para comutação de carga, isolação e proteção contra curto-circuito.

Alguns QDs também consistem de bancos de capacitores, especialmente aqueles (QDs) fornecidos para alimentar cargas indutivas pesadas a fim de melhorar o fator de potência. QDs usam barramentos para permitir conexão de todos os SDFUs e outros dispositivos dentro dele através da câmara de barramentos, também permitem conexões de saída através de cabos de alta capacidade na câmara de cabos.

Cada compartimento de comutação de carga é fornecido com etiquetas de identificação permanentes, luzes de indicação e equipamentos de medição (se necessário). A figura abaixo mostra o diagrama esquemático de um QD.

Quadros de Distribuição de Potência (QDPs)

Estes são projetados para distribuir a energia para várias máquinas e equipamentos, mesmo em grandes edifícios podemos observar tal arranjo de distribuição de energia através de QDPs. QDPs são construídos com proteção contra curto-circuito e sobrecarga. São equipados com relés de proteção diferentes que podem disparar diferentes disjuntores (de alta capacidade) contra vários tipos de faltas.QDPs são invólucros metálicos que consistem de vários MCBs montados em uma estrutura metálica que conecta vários equipamentos de potência como motores e também distribui a energia para vários QDIs.

QDPs recebem a energia de vários QDs e correspondentemente fornecem às cargas adjacentes a eles. Por isso, são colocados perto da aplicação em questão, como comutação de transportadores, máquinas de elevadores e guindastes, conjuntos de controle de bombas, etc.

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Estes podem ser de montagem em parede ou piso, dependendo da exigência do cliente, bem como da potência para a qual são classificados. Além da entrada dos QDs, alguns QDPs são fornecidos com UPS (fonte de alimentação ininterrupta) como fonte de energia auxiliar para permitir continuidade de serviço do equipamento durante quedas de energia.

Quadros de Distribuição de Iluminação (QDIs)

Estes são os quadros de chaveamento finais (em fiação e instalação elétrica) e estão localizados em áreas de comutação de pequenas cargas elétricas, incluindo iluminação, condicionadores de ar, comutação de pequenos motores, quadros de distribuição para conexão de dispositivos portáteis como sopradores, etc. Também podemos observar estes QDIs em nossas residências e escritórios, pois são empregados em operações de comutação de baixa potência.

Clique aqui para ver o diagrama de fiação do quadro de distribuição de iluminação

QDIs consistem de vários MCBs onde cada MCB atua como chave para cargas individuais (em alguns casos, duas ou mais luzes podem ser conectadas a um único MCB). Estes MCBs protegem as cargas contra sobrecarga e condições de curto-circuito. Estes MCBs são montados ou fixados em estruturas metálicas. Estes quadros recebem a energia dos QDPs e então fornecem às cargas de iluminação. A maioria é do tipo montado em parede.Leia também: Diferentes Métodos de Fiação Elétrica