Projetando sistemas elétricos para o ensino superior

Os campi de faculdades e universidades dependem de redes de sistemas elétricos confiáveis, facilmente modificáveis ​​e de fácil manutenção para cumprir suas missões acadêmicas e de pesquisa. Independentemente da causa, os distúrbios de energia podem comprometer e até invalidar as investigações científicas, bem como atrapalhar e atrapalhar o funcionamento rotineiro da sala de aula de uma instituição.

Para projetar tais sistemas, o eletricista profissional deve pesar uma série de diversos requisitos funcionais imediatos e de longo prazo - além de códigos e padrões de segurança - para projetar um sistema elétrico confiável e durável para todo o campus e seus edifícios individuais de alto desempenho. . De fato, a consideração completa da infraestrutura, confiabilidade, sistemas de backup, medição, capacidade de alteração e manutenção ilustra até que ponto os complexos requisitos de design das instalações de ensino superior excedem as diretrizes mínimas do código.

Infraestrutura e confiabilidade

A infraestrutura da rede elétrica que abastece o campus de ensino superior deve fornecer energia confiável e segura para seus componentes individuais. Para tanto, o serviço elétrico de entrada deve ser distribuído de forma a facilitar o restabelecimento do fornecimento de energia durante uma interrupção de forma segura e rápida. Ao solicitar serviços de utilidade pública, os proprietários das instalações devem pesar vários fatores na seleção do serviço elétrico mais adequado para trazer para o campus. As soluções variam em termos de geografia. Os campi no centro das grandes cidades podem contar com a rede de serviços públicos disponível para atender diretamente seus prédios, enquanto um campus mais remoto pode ter que gerenciar sua infraestrutura elétrica e distribuir seus próprios serviços internamente. Para o último, o desafio está em selecionar os serviços de utilidade pública adequados e determinar como distribuí-los de forma mais eficaz.

Para analisar a confiabilidade do serviço de energia elétrica, que, de acordo com o IEEE, é o maior contribuinte tanto para a taxa de falhas quanto para as horas de inatividade forçadas por ano no ponto de uso de 480 V, os engenheiros devem consultar o padrão IEEE 493-2007 : Prática recomendada para o projeto de sistemas de energia industriais e comerciais confiáveis. Este padrão fornece exemplos valiosos que se mostram úteis na determinação da confiabilidade de fontes de utilidade única e dupla e na comparação de várias técnicas de distribuição de campus. Os exemplos dados concluem que maior confiabilidade é obtida com uma fonte de utilidade dupla disposta em uma configuração primária seletiva.

IEEE 493-2007 compara a confiabilidade de um sistema radial simples (uma fonte), um sistema seletivo primário com passagem manual (9 min de transição) e um sistema seletivo primário com passagem seletiva automática (5 segundos de transição) (consulte a Tabela 1 ). Com equipamento de despiste automático nos comutadores primários, o número de falhas por ano é reduzido por um fator de 6. IEEE 493-2007, Seção 3.3.5.3 afirma: "O uso de equipamento de transferência automática que pode detectar uma falha de um 13,8 kV da rede elétrica e mudar para a segunda fonte em menos de 5 segundos daria uma melhoria de 6 para 1 na taxa de falha no ponto de uso de 480 V."

Com base nesses dados, os campi universitários devem solicitar duas fontes de utilidade e estabelecer um sistema seletivo primário com equipamento de lançamento automático para maior confiabilidade no ponto de uso do edifício de 480 V (consulte a Figura 2).

O transformador em sistemas de distribuição secundária é um componente muito confiável (com uma baixa taxa de falha λ de 0,0062), mas possui o segundo maior tempo de interrupção após a concessionária (em 132 horas, resultando em maior tempo de inatividade de horas forçadas/ano, λr). Isso implica que, embora o transformador seja bastante confiável, devem ser considerados meios para lidar com a longa interrupção sofrida para substituí-lo, onde é necessária uma alta disponibilidade geral do sistema. Um sistema seletivo secundário usando subestações de terminação dupla permite proteção adicional para falhas ou manutenção do transformador (consulte a Figura 3).