Análise de energia incidente em redes de distribuição: estimação, estratégias de mitigação e medidas de proteção

A ocorrencia de um arco eletrico se da quando a ionizacao do ar e suficiente para possibilitar a passagem de corrente eletrica e decorre de dois ou mais condutores separados por um dado espacamento submetidos a um curto-circuito, seja por contato indevido ou falha de isolamento, ou ainda durante a operacao rotineira dos equipamentos eletricos, como no processo de abertura e fechamento dos dispositivos de manobra. Uma serie de riscos estao associados ao arco eletrico, sendo o risco termico aceito como o mais significante, visto que acidentes documentados como causados por esse tipo de fenomeno sao predominantemente queimaduras. Grandes quantidades de energia sao liberadas durante a ocorrencia de um arco eletrico, sendo a energia termica denominada energia incidente. Dentro do processo de avaliacao do risco de arco eletrico, a analise de energia incidente e empregada para prever os niveis de energia incidente gerados em um possivel evento de arco eletrico e, como resultado dessa analise, e possivel determinar os equipamentos de protecao adequados para o trabalho naquele sitio, se ha necessidade de empregar tecnicas de mitigacao de energia incidente e, ainda, se o trabalho podera de fato ser realizado em local energizado ou se sera necessario que o ponto seja desenergizado. Neste trabalho, uma analise de energia incidente e proposta para redes de distribuicao, na qual se deve estimar os niveis de energia incidente, propor tecnicas de mitigacao quando necessario e determinar medidas de protecao ao trabalhador. As redes empregadas nos estudos de caso sao as redes IEEE 13-Node e IEEE 34-Bus, pois contam com sitios dentro do intervalo de tensao do guia de estimativa de energia incidente selecionado, o IEEE Std 1584. Ambos os modelos de 2002 e de 2018 sao empregados, a fim de se obter uma comparacao entre os resultados. O software ATPDraw e utilizado para simular faltas trifasicas francas nos pontos de interesse e as vestimentas e demais equipamentos de protecao pertinentes sao escolhidos a partir da NFPA 70E-2021. Os resultados dos estudos de caso confirmam a relacao direta entre a energia incidente e a duracao do arco eletrico, alem de salientar a diferenca entre os resultados obtidos empregando o modelo de 2002 e o de 2018 como mais expressiva para cenarios com condutores orientados horizontalmente e em sistemas de baixa tensao, em funcao principalmente do fator de variacao da corrente de arco. Para sistemas de media tensao, o intervalo de espacamentos considerados no modelo empirico do IEEE Std 1584-2002 e distinto do modelo do IEEE Std 1584-2018, forcando o uso do modelo teorico, baseado no modelo de Lee, o que implica em resultados mais conservadores. Por fim, considerando-se o intervalo de tensao de ambos os modelos, ha uma limitacao quanto a aplicacao deles em sistemas de distribuicao, visto que nao contemplam todas as tensoes empregadas nas redes de media e alta tensao.