Um aspecto de NR-10 quase nunca considerado nos projetos de subestações

Quando projetamos subestações industriais, a maioria delas é abrigada.

Trata-se de  uma edificação específica para instalar o sistema de medição da concessionária, o sistema de proteção, o sistema de seccionamento para manutenção e os transformadores.

É comum nessas subestações que os transformadores sejam ligados em paralelo e do ponto de vista técnico existem vários motivos que justificam esse tipo de associação, entretanto existe um outro aspecto (NR-10) quase nunca levado em consideração pelos projetistas que é o risco de explosões quando esses equipamentos são instalados em espaços sem ventilação ou em câmaras subterrâneas, logo, caso sejam estabelecidas condições indesejáveis, porém favoráveis pode ocorrer a explosão do transformador ou da câmara subterrânea.

Um exemplo de condição indesejável é decorrente de defeito interno do transformador, resultado da ausência de manutenções, quer preventivas, preditivas ou corretivas.

Como consequência da situação descrita pode ocorrer a formação de gases dentro do transformador e por meio de atuação da válvula de alívio o interior da subestação ou a câmara transformadora pode ser contaminada.

Caso a subestação ou câmara transformadora não seja dotada de um sistema de ventilação eficiente, podem ocorrer duas explosões, sendo a do transformador seguida da explosão da subestação ou câmara transformadora, que normalmente é mais severa que a primeira.

Para termos uma ideia da quantidade de energia liberada, apresento  a seguir o cálculo da energia despendida pela corrente de curto circuito (Icc) resultante de uma falha trifásica, em nosso exemplo vou utilizar um transformador de 500 kVA, comparado com o valor de corrente nominal (In) do equipamento.

O valor da potencia de curto circuito (Pcc) resulta em:

Pcc = 220V x 30kA ≈ 6,6 MVA

Considerando o fator de potencia igual a 1, logo a potência de curto circuito será 6,6 MW.

Como a atuação dos disjuntores não são instantâneas, leva cerca de dez ciclos para abrir e extinguir o arco em seu interior, sendo assim a energia liberada será de 1,1 MJ

Quando existirem alguns transformadores ligados em paralelo, ocorre um aumento significativo desses valores, conforme mostro a seguir. Considerarei três transformadores com características idênticas ao anterior, ligados em paralelo e empregando a mesma metodologia de cálculo.

Em que 0,015 é a impedância equivalente dos três transformadores em paralelo.

A potência de curto circuito resulta em 57,9 MVA.

Considerando o fator de potencia igual a 1, logo a potência de curto circuito será 57,9 MW.

Logo para os mesmos dez ciclos de operação do disjuntor, a energia liberada será de 9,6 MJ.

Para efeito de comparação, segundo a "Explosions in Electrical Vaults - Georgia Institute of Technology - W.Z. Black" uma banana de dinamite libera 2 MJ de energia na explosão.

É possível concluir que, caso ocorra um curto circuito nos secundários dos transformadores a energia liberada será muito significativa, o equivalente a quase cinco bananas de dinamite dentro de um cubículo de subestação. Pode-se concluir que um acidente envolvendo profissionais nessas condições dificilmente teríamos sobreviventes, daí a importância de projetarmos as subestações com base nos preceitos da NR-10, para garantir que esses ambientes sejam seguros para os profissionais que fazem manutenção e outros trabalhos em seus interiores.