Uma medição de isolamento é necessária para o teste repetido de sistemas elétricos fixos por DGUV V3, para os quais o sistema deve ser desligado. Os processos de produção e os processos de administração são interrompidos. Isso significa um aumento no trabalho e muitas vezes também custos significativos. Para evitar isso, as normas oferecem uma alternativa: Monitoramento contínuo da corrente residual, com o qual também é possível localizar falhas mais rapidamente. Com o monitoramento contínuo do RCM, é possível evitar desligamentos e minimizar o trabalho de teste. A verificação constante do sistema ocorre, o que permite a detecção imediata de falhas. Testes recorrentes convencionais são incapazes de garantir isso. As falhas geralmente são detectadas somente após anos.

Sistemas de produção altamente automatizados, centros de computação e sistemas com processos constantes (por exemplo, setor alimentício, fabricação de cabos, produção de papel) exigem uma fonte de alimentação confiável – muitas vezes até alta disponibilidade, ou seja, uma disponibilidade de pelo menos 99,9%, frequentemente até 99,9999%. Se a disponibilidade de 99% parece extremamente boa, é necessário considerar que isso equivale a um tempo de falha de 87,7 horas, em comparação com 0,53 minutos com os “seis noves” (99,9999%). Os numerosos servidores, sistemas de automação, elevadores, sistemas de segurança, dispositivos de comunicação, mídia de armazenamento e componentes de rede geralmente não toleram interrupções de tensão ou subtensão > 10ms.

Uma pré-condição básica para todas as outras medidas é uma instalação confiável. Os sistemas TN-S são de última geração e também são prescritos na maioria das aplicações críticas. Em contraste com os sistemas TN-C anteriormente habituais, eles exibem características EMC mais favoráveis, por exemplo.

Além disso, eles permitem o monitoramento da corrente residual (abreviado RCM), conforme ilustrado na imagem 1.

Imagem 1: Os sistemas TN-S modernos exibem características EMC mais favoráveis ​​do que os sistemas TN-C antigos

Dispositivos de medição RCM como o UMG 96RM-E / UMG 509-PRO / UMG 512-PRO / UMG 20CM da Janitza são adequados para monitorar correntes alternadas, correntes contínuas pulsantes conforme IEC/TR 60755 (2008-01) e podem ser usados ​​para verificando continuamente as correntes residuais em sistemas TN-S.

Com um sistema RCM abrangente, as falhas nos sistemas TN-S são localizadas diretamente. Para que o usuário possa reagir antes que um nível crítico seja atingido. Também é possível evitar desligamentos devido a disjuntores de corrente residual (RDCs). Isto aplica-se em particular a correntes residuais silenciosas (p. ex., desencadeadas por uma falha de isolamento), correntes de funcionamento excessivamente altas ou qualquer outra sobrecarga de partes do sistema e consumidores (imagem 2).

A funcionalidade básica do princípio de corrente residual é mostrada na imagem 3. Aqui, a fase e o condutor neutro da saída protegida são alimentados através do transformador de corrente de soma, o fio terra é deixado de fora. A imagem fornece uma visão geral melhor devido à fiação altamente simplificada. Em termos práticos, todas as três fases e o condutor neutro passam pelo transformador de corrente de soma. No caso de sistemas sem condutor neutro, por exemplo com acionamentos controlados, apenas as três fases passam pelo transformador de corrente de soma.

Se o sistema estiver em condição livre de falhas, a corrente de soma é zero ou próxima de zero (dentro de uma faixa tolerável), significando que a corrente induzida no circuito secundário também é zero ou próxima de zero. Se, no entanto, a corrente residual fluir para o terra devido a uma falha, o diferencial de corrente no circuito secundário resultará em uma corrente sendo registrada e avaliada pelo dispositivo de medição RCM (imagem 4).

Os dispositivos de medição RCM modernos aceitam diferentes configurações de valor limite aqui (imagem 5). Um valor limite estático tem a desvantagem de ser muito alto com carga parcial ou muito baixo com carga total, ou seja, a proteção é insuficiente ou são emitidos alarmes errados, o que pode afetar negativamente a atenção do pessoal de monitoramento hora extra. Por esta razão, é aconselhável usar dispositivos de medição RCM com formação de valor limite dinâmico. Neste caso, o valor limite de corrente residual é formado com base nas condições de carga reais e, portanto, é alinhado de maneira ideal com a respectiva carga aplicável (imagem 6).

Através da parametrização (ou seja, estipulação da corrente residual típica em condição “BOM”) do sistema em condição nova e monitoramento constante, todas as alterações no estado do sistema após o ponto de partida podem ser detectadas. Isso também permite a detecção de correntes residuais rastejantes. Com base nas progressões históricas da carga e da corrente residual, é possível determinar a condição “BOM” e definir um valor limite de corrente residual conveniente. O armazenamento integrado de dispositivos de medição e sistemas SCADA sobrepostos ou o software de aquisição de dados de energia GridVis® facilitam as declarações e análises cronológicas.

Listar todos os padrões e especificações que foram escritos em relação ao RCM iria além do propósito desta contribuição. No entanto, algumas regras gerais servem como pontos de partida: Por exemplo, o trabalho com circuitos de corrente individuais deve continuar a ocorrer com valores de limite fixos, como 30 mA, ou com um objetivo de proteção contra incêndio com 300 mA. Com conversores de frequência, as correntes residuais máximas nas folhas de dados não devem ser excedidas. O seguinte sempre se aplica: Os valores-limite são valores empíricos e devem ser estipulados dependendo do tipo de consumidor. Os auxílios de orientação são fornecidos por obras como o manual EMC de Wilhelm Rudolph (imagem 7).

Também é necessário selecionar o equipamento correto de aquisição de corrente residual. A tabela na imagem 8 fornece uma visão geral.

Uma aplicação típica para sistemas RCM é o centro de informática. A própria tecnologia de TI impõe altas exigências ao fornecimento, muitas vezes exigindo mesmo alta disponibilidade, ou seja, uma disponibilidade de pelo menos 99,9 %. No entanto, particularmente críticas são as aplicações nas quais a perda de dados simplesmente não pode ocorrer. A BITKOM, portanto, escreve o seguinte em suas diretrizes para “Centros de computação operacionalmente confiáveis”: “Nos centros de computação, aplicam-se os requisitos de disponibilidade máxima. O fornecimento de energia deve, portanto, ser permanentemente garantido. Portanto, é compreensível o requisito de que o fornecimento de energia para o próprio centro de computação e para todas as áreas do mesmo prédio para onde os cabos de dados correm seja projetado como um sistema TN-S. Essencial para uma operação garantida é o automonitoramento permanente de um sistema TN-S “limpo” e a emissão de sinais para uma mesa permanentemente guarnecida, por exemplo, no centro de controle. O eletricista determina então a necessidade de ação com base nos respectivos sinais e é capaz de evitar danos através de medidas de serviço direcionadas. Com a solução completa Janitza, é possível realizar o critério de segurança “monitoramento de corrente residual RCM” deste tipo de sistema TN-S otimizado para EMC (imagem 9).

Os RCMs não apenas garantem o máximo em segurança, mas também ajudam a reduzir custos. Testes recorrentes, conforme prescrito, por exemplo, no DGUV V3 “Sistemas elétricos e equipamentos operacionais”, são demorados e, portanto, caros. Os sistemas de monitoramento RCM reduzem os custos de teste e economizam tempo, além de garantir maior segurança. Considera-se que os sistemas elétricos fixos e os equipamentos operacionais são monitorados constantemente se forem mantidos permanentemente por engenheiros elétricos e testados por equipamentos de medição no âmbito das operações (por exemplo, monitoramento da resistência de isolamento). Através da medição permanente do RCM, os sistemas de monitoramento são capazes de fornecer o grau necessário de testes constantes.

Novo projeto de norma para testes recorrentes DIN VDE 0100-600:2015-05 / IEC 60364-6 Instalações elétricas de baixa tensão – Parte 6: Verificação

Extrato: 6.5.1.2 Testes recorrentes … “Onde o circuito é monitorado permanentemente por um RCM de acordo com IEC 62020 ou um IMD de acordo com IEC 61557-8, não é necessário medir a resistência de isolamento se o funcionamento do IMD ou RCM está correto.”

Potenciais economias:

• Redução nos custos de teste devido à omissão da medição de isolamento
• Evitar um desligamento do sistema permite uma operação constante
• Sem desligamento de consumidores sensíveis, que podem ser danificados por uma alta tensão de teste
• Sem altos custos de pessoal e trabalho administrativo devido a paralisações
• Testes permanentes para correntes residuais = melhoria em EMC e minimização de falhas em controles e linhas de dados

Sob certas condições, também é possível evitar RCDs com monitoramento contínuo de RCM. Estes são:

• Conexão de sinal e reação imediata em caso de falha
• Teste de funcionamento do equipamento de sinalização
• Eletricista no local
• Plugues inacessíveis para leigos

O seguinte sempre se aplica: Dispositivos de monitoramento de corrente residual (RCMs) não são dispositivos de proteção, mas podem ser usados ​​para monitorar correntes residuais em sistemas elétricos. Dispositivos de monitoramento de corrente residual (RCMs) emitem um sinal audível ou audível e visível se o valor de corrente residual predefinido for excedido.

(Ver: VDE 0100-410 415.1 e 411.3.3 / VDS2349 e 2046 / TRBS1201 / DGUV V3 / Nova norma de projeto para testes recorrentes DIN VDE 0100-600:2015-05 / IEC 60364-6)

Particularmente notável aqui é que o RCM torna a medição dispendiosa de resistências de isolamento pelo menos parcialmente supérflua, enquanto o teste constante das características de isolamento ocorre. Para realizar medições de isolamento convencionais, os sistemas fixos e os consumidores devem ser desligados.

Além disso, existe o risco de que a alta tensão de teste usada para a medição do isolamento possa danificar componentes eletrônicos sensíveis. A precisão e o escopo do teste podem ser significativamente reduzidos pelo monitoramento constante. No entanto, isso deve ser determinado em uma base específica da aplicação. A aceitação e avaliação de risco do monitoramento abrangente do MCR por um especialista ou pela associação de seguro de responsabilidade dos empregadores é aconselhável, embora não obrigatória.

Também é explicitamente observado neste ponto que o seguinte trabalho deve ser realizado apesar da medição constante do RCM:

• Inspeção visual para defeitos visíveis externamente
• Medidas de proteção e condições de desligamento
• Resistências de loop e teste de continuidade de fios terra
• Testes de função

A VdS disse o seguinte sobre o assunto dos sistemas de alimentação: “No caso de sistemas de alimentação com fase PEN, as correntes operacionais – que podem causar danos – fluem por todo o terra e sistema de equalização de potencial (ver seção 3.3). Com novas instalações de sistemas elétricos, portanto, é necessário planejar os sistemas TN como sistemas TN-S. No caso de sistemas TN-C existentes, é aconselhável a modificação de um sistema TS-S. Os sistemas TN-S devem ser realizados a partir do fornecimento (transferência ) ponto sempre que possível.

Para garantir a funcionalidade de um sistema TN-S em uma base permanente (sem curto de condutor entre a fase N e PE, troca da fase N e PE), isso deve ser monitorado por um dispositivo de medição de corrente residual (RCM).

Se o valor de disparo definido for atingido, um sinal de erro óptico e acústico perceptível deve ser emitido, para que o defeito possa ser eliminado imediatamente. Para que a emissão do sinal seja bem-sucedida, este deve ser enviado para uma mesa tripulada, quando aplicável. Se a sinalização for dispensada, é necessário o desligamento forçado do circuito de corrente defeituoso…”

O planejamento pode ser dividido basicamente nas seguintes etapas:

• Estimativa de risco
• Estipule pontos de medição (com correntes residuais, deve ser possível localizar rapidamente as fontes de falha)
• Construir sistemas de distribuição mensuráveis
• Rotule o CGP e os pontos de teste claramente
• Estipule, documente e defina valores limite
• Estipule duas rotas de sinalização autônomas (sinal no local, sinal em um centro de controle permanentemente tripulado)
• Testar rotas de sinal imprimindo falhas (teste de função)
• Treinar pessoal no local (ações em caso de falha)
• A aceitação por um especialista é aconselhável

Foto 10: Eine umfassende RCM-Überwachung der Stromversorgung erfolgt auf allen Ebenen: vom ZEP und überwachungsbedürftigen Abgänge in der NSHV, Unterverteilungen, bis hin zu einzelnen kritischen Lasten

O monitoramento RCM abrangente da fonte de alimentação ocorre em todos os níveis: desde CGP e saídas que requerem monitoramento nos sistemas LVDS e sub-distribuição, até cargas críticas individuais (imagem 10).

No entanto, o RCM é uma medida de monitoramento para garantir um fornecimento de energia confiável. A Janitza possui as séries UMG 512- PRO (imagem 11), UMG 96RM-E e UMG 20CM para isso. Juntamente com o software de aquisição de dados de energia GridVis® e o gerenciamento de alarme integrado, soluções para três áreas são unidas em um ambiente de sistema comum e apenas um dispositivo de medição por ponto de medição:

• Gestão de energia de acordo com a ISO 50001 (aquisição de V, A, Hz, kWh, kW, kVArh, kvar …)
• Monitoramento da qualidade de energia (harmônicos, flicker, quedas de tensão, transientes, etc.)
• RCM de monitoramento de corrente residual

Esta consolidação das três diferentes funções num único dispositivo de medição traz consigo a grande vantagem que tanto a montagem e instalação, como a restante infraestrutura (transformador de corrente, linhas e equipamentos de comunicação, base de dados, software, ferramentas de análise e software de reporte, etc.) são necessários apenas uma vez. Além disso, todos os dados são registrados centralmente em um banco de dados e podem ser convenientemente processados ​​com um único aplicativo de software, o que aumenta significativamente a aceitação entre os usuários.