Os dispositivos de medição e de monitoramento de redes elétricas

Equipe Target

NBR IEC 61557-12 de 03/2021 – Segurança elétrica em sistemas de distribuição de baixa tensão até 1.000 V ca e até 1.500 V cc – Dispositivos para teste, medição ou de monitoramento de medição de proteção – Parte 12: Dispositivos de medição e de monitoramento de redes elétricas (PMD)

A NBR IEC 61557-12 de 03/2021 – Segurança elétrica em sistemas de distribuição de baixa tensão até 1.000 V ca e até 1.500 V cc – Dispositivos para teste, medição ou de monitoramento de medição de proteção – Parte 12: Dispositivos de medição e de monitoramento de redes elétricas (PMD) especifica os requisitos relativos aos dispositivos de medição e de monitoramento da rede elétrica (PMD), que medem e monitoram as grandezas elétricas nas redes de distribuição elétrica e, opcionalmente, outros sinais externos. Estes requisitos definem também os desempenhos nas redes alternadas ou contínuas monofásicas e trifásicas, com tensões nominais inferiores ou iguais a 1.000 V em corrente alternada, ou inferiores ou iguais a 1.500 V em corrente contínua.

Estes dispositivos são fixos ou portáteis. Eles são destinados a serem utilizados em ambientes abrigados e/ou ao tempo. Os dispositivos de medição e de monitoração da rede elétrica (PMD), conforme definidos neste documento, fornecem as informações adicionais de segurança, o que facilita a verificação da instalação e aumenta o desempenho das redes de distribuição.

Os dispositivos de medição e monitoramento da rede elétrica (PMD) relativos aos parâmetros elétricos descritos neste documento são utilizados em aplicações industriais e comerciais gerais. Este documento não trata dos aspectos relacionados à segurança funcional e à segurança cibernética. Não é aplicável: aos equipamentos de medição de eletricidade de acordo com as IEC 62053-21, IEC 62053-22, IEC 62053-23 e IEC 62053-24, no entanto, as incertezas definidas neste documento para a medição de energia ativa e reativa são derivadas daquelas definidas na IEC 62053 (todas as partes); à medição e ao monitoramento dos parâmetros elétricos definidos nas IEC 61557-2, IEC 61557-9 e IEC 61557-13, ou na IEC 62020; aos instrumentos de qualidade de energia (PQI – power quality instrument) conforme a IEC 62586 (todas as partes); aos dispositivos relevantes dos escopos da IEC 60051 (todas as partes) (instrumentos de medição elétrico-analógicos de ação direta).

Esses tipos de dispositivos são geralmente utilizados nas seguintes aplicações ou para os seguintes objetivos gerais: gerenciamento energético nas instalações, incluindo a facilitação da implementação de documentos como as NBR ISO 50001 e IEC 60364-8-1; monitoramento e/ou medição dos parâmetros elétricos; medição e/ou monitoramento da qualidade da energia nas instalações comerciais ou industriais. Um dispositivo de medição e de monitoramento dos parâmetros elétricos geralmente consiste em vários módulos funcionais.

Todos os módulos funcionais ou uma parte destes módulos são combinados em um dispositivo. Exemplos de módulos funcionais: medição e monitoramento de vários parâmetros elétricos simultaneamente; medição e/ou monitoramento de energia e, às vezes, em conformidade com os regulamentos de construção; funções de alarmes; qualidade no lado do consumo de energia (harmônicas de corrente e de tensão, sobretensões/subtensões, quedas de tensão e sobretensões temporárias etc.).

Os PMD são tradicionalmente conhecidos como wattímetros, controladores da potência, dispositivos de controle de potência, dispositivos de monitoramento de energia elétrica, analisadores de potência, medidores multifuncionais, equipamentos de medição multifuncionais e medidores de energia. As aplicações de medidor, de medição e de monitoramento são explicadas no Anexo A.

As redes de distribuição de energia precisam garantir a eficiência energética, a disponibilidade de energia e o desempenho da rede para atender aos seguintes desafios: os requisitos de desenvolvimento sustentável para os quais a medição de energia, por exemplo, é reconhecida como um elemento essencial da gestão energética, fazendo parte do esforço global para reduzir as emissões de carbono e para melhorar o desempenho comercial das organizações de fabricação, das organizações comerciais e dos serviços públicos; evoluções tecnológicas (cargas eletrônicas, métodos de medição eletrônicos, etc.); as necessidades dos usuários finais (redução de custos, conformidade com os aspectos da regulamentação das construções, etc.) em relação ao gerenciamento de energia elétrica, bem como de outras energias ou fluidos.

Outras funcionalidades que envolvem vários parâmetros não elétricos são frequentemente necessárias em paralelo; segurança e continuidade de serviço; evolução das normas de instalação, por exemplo, a detecção das sobrecorrentes é agora um novo requisito para o condutor de neutro, devido ao conteúdo harmônico. O monitoramento das grandezas elétricas nas redes internas permite enfrentar estes desafios.

Os dispositivos no mercado atual possuem diferentes características, que necessitam de um sistema de referência comum. Portanto, a elaboração deste documento é necessária para facilitar as escolhas dos usuários finais em termos de desempenho, segurança, interpretação das indicações, etc. Esse documento fornece uma base para especificar e descrever estes dispositivos, assim como para avaliar o seu desempenho.

Para atender aos requisitos do projeto de eficiência energética, um bom número de dispositivos de medição e monitoramento da rede elétrica (power metering and monitoring device – PMD) responsáveis pela medição dos parâmetros elétricos pode também coletar dados (água, ar, gás, temperatura) a partir de outros sensores ou medidores localizados no interior das edificações ou das áreas de implantação de fábricas. É necessário equipar os PMD com um barramento de comunicação, para que eles sejam capazes de transmitir o conjunto destes dados para um software de monitoramento.

O software de monitoramento processa todos os dados coletados para monitorar e gerar os relatórios úteis para analisar a utilização e o consumo de energia. A arquitetura da cadeia de medição: a grandeza elétrica a ser medida pode ser diretamente acessível, como é normal no caso de redes de baixa tensão, ou acessível por meio de um sensor de medição, por exemplo, sensores de tensão (VS) ou sensores de corrente (CS).

A figura abaixo representa a arquitetura comum de um PMD. Em certos casos, quando um PMD não inclui os sensores, suas incertezas associadas não são consideradas. Quando um PMD inclui os sensores, suas incertezas associadas são consideradas.

Já os PMD são classificados de acordo com as aplicações. Os PMD podem incluir os sensores internos, ou necessitar dos sensores externos. Dependendo destas características, os PMD podem ser classificados em quatro categorias. Os requisitos relativos aos desempenhos de um PMD associado a um sensor externo dedicado são os mesmos que para um PMD de conexão direta.

Cada combinação de um PMD associado a um sensor externo dedicado deve ser considerada PMD DD, que necessita atender aos requisitos de desempenho deste documento. Exemplo: se um fabricante fornecer três diferentes tipos de sensores dedicados [por exemplo, um TC (transformador de corrente) dedicado de 100 A, um TC dedicado de 500 A e um TC dedicado de 1.000 A], este fabricante fornecerá três diferentes relatórios de ensaios de tipo de desempenho (um para os ensaios relacionados ao PMD, associados ao sensor dedicado de 100 A; um para os ensaios relacionados ao PMD, associados ao sensor dedicado de 500 A; e outro para os ensaios relacionados ao PMD, associados ao sensor dedicado de 1.000 A).

O fabricante deve fornecer uma justificativa apropriada (por exemplo, dos resultados de simulação, resultados de ensaios existentes, notas de cálculo, esquemas) para a extrapolação dos desempenhos, se determinados ensaios físicos não forem realizados. As leituras de medição devem estar disponíveis por meio de uma interface de comunicação ou de uma interface de usuário local, 15 s após a aplicação de alimentação.

Se a duração da inicialização for superior a 15 s, os fabricantes devem especificar o tempo máximo a partir do qual as grandezas de medição estarão disponíveis por meio de uma interface de comunicação ou de uma interface de usuário local, após a aplicação da alimentação. Quando nenhuma interface de usuário local ou de comunicação estiver disponível, este requisito deve ser verificado de acordo com o procedimento de ensaio.

Salvo especificação em contrário, a janela de medição de uma grandeza medida não pode exceder 3 s ou 150/180 ciclos à frequência nominal. Este requisito pode não ser satisfeito para a THD e as harmônicas. Neste caso, a janela de medição do THD e das harmônicas deve ser declarada pelo fabricante.

Este requisito não se aplica às energias, assim como às grandezas avançadas, que são obtidas pela integração ou pela média das grandezas básicas medidas na janela de medição. Salvo especificação em contrário, as funções de tensão fase neutro devem atender aos mesmos requisitos das funções de tensão fase-fase, se as funções de tensão fase neutro forem implementadas.

Por razões práticas, se o limite de variação calculado necessário for inferior a 0,02%, o requisito deve ser de 0,02%. Quando o PMD for colocado em funcionamento com um ou mais transformadores de corrente, deve ser dada atenção para a necessidade de adaptar a faixa de corrente do PMD à faixa do secundário ou dos transformadores de corrente.

FONTE: Equipe Target