O que é o painel de distribuição? Um guia para principiantes

Um painel de distribuição num sistema de energia eléctrica consiste em interruptores eléctricos, fusíveis ou disjuntores que regulam, protegem e isolam o equipamento elétrico. Os comutadores são utilizados para desenergizar o equipamento de modo a permitir a realização de trabalhos e para eliminar problemas a jusante. Este tipo de equipamento está intimamente relacionado com a fiabilidade da alimentação eléctrica.

Como funciona um painel de distribuição? 

Um grupo de componentes de proteção de circuitos (tais como interruptores, fusíveis ou disjuntores) dispostos numa única caixa metálica é designado por quadro elétrico. Funciona ligando e desligando as correntes eléctricas e isolando os circuitos para evitar falhas e proteger o equipamento e os trabalhadores.

Os disjuntores, os interruptores de corte e os fusíveis regulam a forma como a corrente eléctrica flui através do aparelho de distribuição. Quando há uma sobrecarga ou um curto-circuito no circuito elétrico, os disjuntores disparam, bloqueando o fluxo de corrente e protegendo o equipamento e os trabalhadores.

Elétrico Tipos de comutadores

Existem três classes diferentes de sistemas de comutadores: baixa tensão, média tensão e alta tensão.

Aparelhagem de baixa tensão

Aparelhagem de baixa tensão pode suportar até 1 kV e protege contra avarias mecânicas e térmicas.

Os aparelhos de distribuição de baixa tensão são constituídos por interruptores, disjuntores de baixa tensão, disjuntores diferenciais, disjuntores minúsculos (MCB), disjuntores em caixa moldada (MCCB), fusíveis de alta capacidade de interrupção (HRC) e isoladores eléctricos sem carga.

Aparelhagem de Média Tensão

Aparelhagem de média tensão é utilizado em sistemas que variam de 3kV a 75kV. Este painel de distribuição é normalmente utilizado em sistemas que incorporam motores, circuitos de alimentação, geradores, caixas de velocidades e linhas de distribuição.

Os comutadores de média tensão utilizam isoladores de óleo, gás ou vácuo, bem como disjuntores, para interromper o fluxo de corrente em caso de pico de energia ou avaria do sistema. Os isoladores protegem e arrefecem os componentes do equipamento de comutação eléctrica, enquanto o disjuntor separa os contactos do circuito para eliminar o arco.

Aparelhagem de alta tensão

Alta tensão é utilizado em sistemas com tensões superiores a 75 kV. É fundamental para o funcionamento e segurança das redes de transmissão de energia. As vantagens importantes são o forte isolamento, uma elevada capacidade de interrupção e sistemas de proteção melhorados.

Este equipamento de comutação eléctrica emprega seccionadores, interruptores de ligação à terra, mecanismos de comutação de alta corrente, fusíveis e disjuntores para controlar, regular, interromper, isolar e esgotar a corrente.

Meios de isolamento de comutadores

Os comutadores podem diferir não apenas nos níveis de tensão, mas também no material de isolamento utilizado para proteger o equipamento energizado contra falhas eléctricas. O invólucro do painel de distribuição pode utilizar uma variedade de isoladores com diferentes qualidades dieléctricas ou outras características.

• Equipamentos de comutação eléctrica isolados a ar
  É comummente utilizado devido à sua relação custo-eficácia, mas tem uma rigidez dieléctrica inferior.
  Prós: É barato e está disponível. Não é tóxico e é amigo do ambiente. Não há risco de fugas ou contaminação.
  Contras: Tem uma baixa rigidez dieléctrica. Isto requer equipamento maior. É afetado por factores como a humidade e a temperatura.
• Equipamento de comutação eléctrica com isolamento de gás
  Além disso, o isolamento de gás pressurizado tem uma força dieléctrica mais elevada do que o ar normal. O Hexafluoreto de Enxofre é um gás isolante típico para sistemas de comutação, no entanto, podem ser utilizados outros gases.
• Fluido (incluindo óleo)
  O fluido proporciona um melhor isolamento do que o ar e é comparativamente mais económico. O fluido também oferece a vantagem adicional de arrefecer sistemas sobreaquecidos.
  Os comutadores isolados a óleo vaporizam o óleo mineral ao longo do percurso do arco formado quando os contactos que transportam a corrente se separam e envolvem-no com uma bolha de gás hidrogénio, esgotando a corrente e impedindo que o arco volte a disparar.
• Sólido
  Materiais como as resinas oferecem uma excelente resistência dieléctrica e são resistentes à deterioração química e térmica.
  Prós: Tem uma elevada resistência dieléctrica. Isto permite designs compactos. É resistente à deterioração e funciona de forma consistente numa vasta gama de temperaturas.
  Contras: Mais caro, menos flexível na aplicação devido à sua natureza rígida.

Componentes do painel de distribuição

O quadro elétrico é crucial. Monitoriza, protege e isola os circuitos eléctricos. Dispõe de uma variedade de tecnologias que funcionam em conjunto para proporcionar o fornecimento seguro e fiável de energia. Aqui está uma análise completa dos principais componentes do painel de distribuição:

Interruptores

Os interruptores são componentes essenciais do aparelho de distribuição. Formam e interrompem ligações eléctricas. São dispositivos físicos que se movem para iniciar ou interromper o fluxo de corrente num circuito. Os interruptores apresentam-se numa variedade de formas, incluindo:

• Interruptores de isolamento: Os interruptores de isolamento oferecem um isolamento total de um circuito, impedindo que a eletricidade flua através dele durante a manutenção ou reparação.
• Interruptores de corte: Os interruptores de corte, tal como os interruptores de isolamento, isolam um circuito mas destinam-se a ser utilizados raramente.
• Interruptores de corte em carga: Estes interruptores podem interromper a corrente quando estão sob carga, o que os torna ideais para a comutação de circuitos electrificados.

Fusíveis

Os fusíveis são dispositivos de segurança. Protegem os circuitos contra sobreintensidades, que ocorrem quando há demasiada corrente. Isto pode resultar em danos ou incêndio. Os fusíveis contêm um fio estreito de material condutor, como o zinco ou o cobre. Este fio derrete quando exposto a demasiada corrente. Isto interrompe o circuito e evita danos adicionais.

Isoladores

Os isoladores são interruptores especializados. Foram concebidos para garantir que um circuito é completamente desligado antes de se poder efetuar uma manutenção ou assistência. Criam um ponto de desativação percetível. Isto permite que os especialistas se certifiquem de que o circuito está desligado antes de trabalharem nele. Os isoladores são classificados para corrente de carga total. Em caso de avaria, têm a capacidade de provocar um curto-circuito no circuito.

Relés

Os isoladores são interruptores especializados. Foram concebidos para garantir que um circuito é completamente desligado antes de se poder efetuar uma manutenção ou assistência. Criam um ponto de desativação percetível. Isto permite que os especialistas se certifiquem de que o circuito está desligado antes de trabalharem nele. Os isoladores são classificados para corrente de carga total. Em caso de avaria, têm a capacidade de provocar um curto-circuito no circuito.

Disjuntores

Os disjuntores são interruptores. Funcionam automaticamente. Destinam-se a proteger os circuitos contra os danos causados por uma corrente excessiva. Funcionam de forma semelhante aos fusíveis, mas oferecem uma proteção mais avançada e podem ser rearmados após o disparo. Os disjuntores detectam várias formas de falhas. Estas incluem sobreintensidades, curto-circuitos e falhas à terra. Interrompem o circuito para evitar danos.

Para-raios

Os para-raios mantêm os sistemas eléctricos protegidos contra danos causados por raios. Também são conhecidos como para-raios. Criam um canal de baixa resistência para picos de alta tensão. Estas sobretensões são despoletadas por descargas atmosféricas. Permitem que as sobretensões fluam em segurança para a terra, protegendo o equipamento sensível. Os para-raios são frequentemente instalados nos locais de entrada dos sistemas eléctricos. Estes locais incluem linhas eléctricas e transformadores.

Barramentos

Os barramentos são a espinha dorsal do quadro elétrico. Conduzem eletricidade. São normalmente compostos de cobre ou alumínio e destinam-se a tolerar correntes e temperaturas elevadas. Os barramentos são organizados de várias formas. O objetivo é satisfazer as necessidades especiais do aparelho de distribuição.

Invólucro metálico com design especial

Os invólucros dos comutadores são concebidos para resistir ao ambiente elétrico agressivo. Protegem os componentes internos contra poeiras, humidade e impactos. O invólucro é frequentemente composto por metal, como alumínio ou aço inoxidável. Pode incluir elementos como ventilação, ligação à terra e proteção contra incêndios.

Aparelhos de comutação resistentes ao arco elétrico

Os comutadores resistentes ao arco elétrico destinam-se a reduzir as consequências dos arcos eléctricos. Os arcos eléctricos são descargas muito energéticas. Podem causar danos significativos no equipamento e representam um risco para a segurança. Os comutadores resistentes a arcos eléctricos têm várias características para conter e extinguir os arcos, tais como

• Calhas de arco: Trata-se de canais especificamente concebidos para direcionar o arco para longe de componentes sensíveis e para locais de ligação à terra.
• Películas: As películas são finas barreiras isolantes. Ajudam a quebrar o arco e a impedir a sua expansão.
• Os sistemas de atenuação de arco elétrico incluem sensores, detectores e supressores. Detectam e previnem os flashes de arco. Isto reduz a possibilidade de ferimentos e danos materiais.

Transformadores de instrumentos

Estes transformadores traduzem sinais de alta tensão e de alta corrente. Reduzem os limiares de monitorização e de controlo.

Tipos e utilizações de disjuntores

Eis alguns dos tipos mais comuns de disjuntores utilizados em aplicações de aparelhagem de comutação:

• Disjuntores de ar (ACBs) empregam um jato de ar para extinguir um arco elétrico quando este dispara. São normalmente utilizados em comutadores de média e alta tensão.
• Disjuntores de vácuo (VCBs) utilizam interruptores de vácuo para parar um arco. Oferecem uma segurança fiável sem necessitarem de tanta manutenção como os ACBs. Popular para sistemas de média tensão.
• Disjuntores de Hexafluoreto de Enxofre (SF6): Estes disjuntores utilizam gás SF6 para eliminar os arcos. São muito eficazes para sistemas de alta tensão e requerem menos espaço do que os disjuntores ACB.
• Óleo Disjuntores: Utilizar óleo como meio de arrefecimento do arco. Manutenção intensiva, mas adequada para sistemas de transmissão de tensão extremamente elevada.
• Disjuntores de caixa moldada (MCCBs): Os disjuntores compactos têm invólucros que se formam à volta dos componentes. Utilizados em quadros e comutadores de baixa tensão.
• Disjuntores miniatura (MCB): Versões mais pequenas de MCCBs são utilizadas em painéis de controlo e eletrónica.
• Dispositivos de corrente residual (RCDs) detectam fugas para a terra e accionam para evitar eletrocussão. Encontrado em quadros eléctricos de BT e quadros de distribuição.
• Religadores: Os religadores são disjuntores especiais que se fecham automaticamente após um defeito. Ajudam a reduzir os cortes nas linhas eléctricas.

Leia mais: Disjuntor Vs Painel de distribuição

Características dos aparelhos de distribuição

Aumenta a fiabilidade.

Os comutadores permitem a interconexão ininterrupta e o aumento da capacidade das estações de produção. Melhora a fiabilidade. Isso sugere que o painel de distribuição isola as partes problemáticas do circuito em caso de falha.

Reação rápida

Em caso de falha de um circuito, o aparelho de distribuição actua rapidamente para evitar que os danos se propaguem aos componentes saudáveis. Como resultado, ajuda a evitar que o circuito se desligue completamente.

Instalação de controlo físico

O painel de distribuição também permite acções manuais em caso de avaria de um comando elétrico.

Diferenciação absoluta

Os aparelhos de distribuição podem alternar entre componentes funcionais e não funcionais num circuito. Com base nisto, o aparelho de distribuição isola os componentes não funcionais para fornecer uma fonte de alimentação ininterrupta.

Classificação dos comutadores por projeto

Os comutadores podem também ser classificados com base na sua conceção, que engloba tanto a sua construção como o seu funcionamento. Pode ser um painel de distribuição amovível alojado em armários amovíveis ou não amovíveis. A conceção pode também ser metálica, revestida a metal ou montada numa base.

Painel de distribuição metal-enclosed

O painel de distribuição metal-enclosed é uma forma de painel de distribuição que utiliza um invólucro metálico para proteger os seus componentes eléctricos dos elementos. Este equipamento é maioritariamente utilizado em aplicações industriais. A ligação à terra é necessária para a segurança ao trabalhar com comutadores metal-enclosed.

Painel de distribuição revestido a metal

O painel de distribuição revestido a metal é semelhante ao painel de distribuição fechado a metal, mas tem revestimentos metálicos adicionais para compartimentos ou componentes específicos do painel de distribuição. Isto cria uma estrutura de comutação segregada. As secções são também frequentemente isoladas, ligadas à terra de forma independente e destacáveis.

Painel de distribuição montado na base

O painel de distribuição montado na base é um tipo de painel de distribuição que é instalado numa base ou plataforma construída em betão ou fibra de vidro. Este equipamento é maioritariamente utilizado em aplicações de serviços públicos, como a distribuição de energia e subestações subterrâneas.

FAQs sobre aparelhagem de comutação

1. existe uma diferença entre os comutadores e os quadros eléctricos?

Embora as expressões sejam por vezes utilizadas indistintamente, os aparelhos de distribuição e os quadros eléctricos não são a mesma coisa.

O quadro elétrico não só protege e controla as fontes de alimentação, como também as pode desligar em caso de avaria. Os quadros eléctricos, por outro lado, são utilizados exclusivamente para transferir energia para outras fontes, o que é mais comum em ambientes comerciais.

Os comutadores e os quadros de distribuição são igualmente construídos para se adaptarem a uma variedade de níveis de tensão. Os comutadores de alta tensão podem suportar até 350 quilovolts, enquanto os quadros de distribuição raramente são concebidos para suportar mais de 600 volts.

2. Porque é que utilizamos aparelhos de comutação?

Existem várias vantagens em dispor de um aparelho de distribuição.

• Fiabilidade melhorada: Uma vez que o painel de distribuição protege contra falhas, pode manter a interconectividade desligando as secções defeituosas e permitindo que as restantes regiões continuem a funcionar.
• Gestão do fluxo de energia: O quadro elétrico é eficiente, e consistente, e mantém o fluxo de energia dentro de um intervalo ideal.
• Diferenciação: O aparelho de distribuição pode distinguir entre componentes de circuito funcionais e avariados. Pode então compartimentar estes vários componentes para assegurar uma alimentação contínua.
• Resposta rápida: O aparelho de distribuição identifica prontamente um problema no circuito e impede-o de se propagar ou causar mais danos.
• anulação do controlo humano: Embora o aparelho de distribuição funcione de forma automática e autónoma, dispõe também de um comando humano em caso de falha do comando elétrico.

Precisa de ajuda para avaliar as necessidades de energia do seu centro de dados? Contacte-nos para consultar um dos seus especialistas em gestão de energia. 

Conclusão

Aparelhos de distribuição eléctrica é fundamental para salvaguardar a segurança de pessoas e equipamentos num sistema elétrico. O dispositivo protege ferimentos e danos ao desligar ou isolar circuitos e equipamentos em caso de avaria eléctrica ou durante procedimentos de manutenção. Como vimos, os aparelhos de distribuição englobam uma vasta gama de equipamentos eléctricos, incluindo disjuntores, isoladores, fusíveis e interruptores. Também varia muito em termos de tensão nominal, de baixa a alta.