GUIA NBR 5410 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO FASCÍCULO 15:

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Salvador Vilaverde Aveiro
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GUIA NBR 5410 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO FASCÍCULO 15: PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÕES TRANSITÓRIAS A NBR 5410 apresenta medidas de proteção contra sobretensões transitórias que devem ser

1 GUIA NBR 5410 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO FASCÍCULO 15: PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÕES TRANSITÓRIAS A NBR 5410 apresenta medidas de proteção contra sobretensões transitórias que devem ser consideradas no projeto e operação das instalações. Em função de sua origem, as sobretensões que podem ocorrer em uma instalação elétrica de baixa tensão e que são abordadas na NBR 5410 são classificadas em temporárias e transitórias. Neste fascículo serão tratadas as sobretensões transitórias. Conceitos As principais origens das sobretensões transitórias são aquelas devidas às descargas atmosféricas, descargas oriundas do acúmulo de eletricidade estática entre pontos diferentes da instalação e manobras (chaveamentos) de circuitos (Figura 1). Figura 1 Forma aproximada dos surtos de tensão quando comparados com a onda fundamental. As sobretensões provenientes das descargas atmosféricas que incidem diretamente nas edificações, em redes aéreas de alimentação da instalação, ou muito próximo a elas, produzem tensões conduzidas e induzidas com impulsos caracterizados por seu valor de crista. Na prática, as sobretensões transitórias são aquelas que podem causar danos mais severos às instalações elétricas de energia e de sinal, aos equipamentos por elas servidos e aos seus usuários.

As sobretensões causadas por manobra decorrem do seccionamento rápido (brusco) da corrente elétrica em um circuito de indutância elevada (com baixo fator de potência).

2 As sobretensões causadas por manobra decorrem do seccionamento rápido (brusco) da corrente elétrica em um circuito de indutância elevada (com baixo fator de potência). O valor da sobretensão depende da variação da intensidade da corrente seccionada e do tempo efetivo de seccionamento (U = L di/dt). Esse valor pode chegar a quatro ou cinco vezes a tensão nominal para tempos inferiores a 1ms, como os obtidos com a atuação de disjuntores de abertura rápida ou com dispositivos fusíveis. Tipos de surtos Para efeito de aplicação das medidas de proteção da NBR 5410, os surtos são divididos em induzidos (ou diretos) e conduzidos (ou indiretos). Surtos induzidos (ou indiretos) Os surtos induzidos ocorrem quando as descargas atmosféricas atingem as linhas de transmissão e distribuição de energia, incidem diretamente em árvores, estruturas ou no solo e as ondas eletromagnéticas originadas pela corrente elétrica que circula no canal da descarga atmosférica se propagam pelo meio (geralmente o ar) induzindo corrente elétrica nos condutores metálicos que estiverem em seu raio de alcance (Figura 2). Estima-se essa distância em campo aberto da ordem de um a três quilômetros. Figura 2 Surtos produzidos pelos efeitos indiretos dos raios As manobras realizadas na rede elétrica de energia (chaveamentos para abertura ou fechamento de circuitos de transmissão e distribuição) também geram impulsos de tensão na rede elétrica. Esses impulsos são chamados de surtos de manobra e, do ponto de vista da proteção, seus efeitos devem ser tratados da mesma forma que os surtos induzidos causados pelos raios.

Surtos conduzidos (ou diretos) Os surtos conduzidos acontecem quando uma descarga atmosférica incide diretamente sobre um componente da instalação, a edificação, ou sobre pontos muito próximos a eles.

3 Surtos conduzidos (ou diretos) Os surtos conduzidos acontecem quando uma descarga atmosférica incide diretamente sobre um componente da instalação, a edificação, ou sobre pontos muito próximos a eles. Nessa situação, todos os elementos metálicos ali existentes e o eletrodo de aterramento ficam, por frações de segundo, submetidos a níveis diferentes de potencial (Figura 3). Essas diferenças de potencial vão gerar correntes de surto que circularão por diversos pontos da estrutura, inclusive, e neste caso, principalmente, pela instalação elétrica. Podem ocorrer ainda diferenças de potencial entre eletrodos de aterramento de estruturas diferentes, como, por exemplo, o eletrodo do prédio e o(s) eletrodo(s) de aterramento do(s) serviços públicos (concessionárias de energia, TV a cabo, telefonia, etc.). Figura 3 Surtos de tensão e corrente produzidos pelos efeitos diretos dos raios Quando chega à terra, por incidência direta ou através de condutores aterrados, a corrente elétrica das descargas atmosféricas flui pelo solo. Ao encontrar resistência (oposição) à sua passagem, ela dá origem às linhas de potencial assimétricas e com intensidades diferentes. Essas linhas têm ponto de origem no local de incidência da corrente na terra e podem manter valor significativo, embora decrescente, a distâncias que variam conforme a intensidade do raio, as influências do solo e outros elementos enterrados. As diferenças de potencial no solo podem gerar correntes circulantes indesejáveis em muitos componentes que tenham suas partes condutoras de eletricidade integradas a duas ou mais dessas linhas com potenciais diferentes. Se uma instalação elétrica de energia e de sinal (dados, voz, vídeo, etc.) possuem vários eletrodos de aterramento diferentes e independentes haverá circulação dessas correntes indesejáveis entre os equipamentos servidos pela instalação podendo causar danos significativos e até definitivos aos mesmos. Assim, não é concebível a

4 existência de eletrodos de aterramento distintos para servir componentes diferentes de uma instalação na mesma edificação (Figura 4). Figura 4 Forma INCORRETA de instalação de eletrodo de aterramento em uma edificação (eletrodos de aterramento separados) Surtos de modo comum e diferencial Independentemente de sua origem, se pelos efeitos diretos ou indiretos dos raios, os surtos de tensão se apresentam de duas formas na instalação: Surto de modo comum: se quando da ocorrência do evento as diferenças de potencial acontecerem entre condutores vivos e o aterramento em suas mais variadas formas (condutor PE, condutor de equipotencialização, massas metálicas ou eletrodo de aterramento), denomina-se essa sobretensão de surto de modo comum. O surto de modo comum, portanto, está relacionado com a tensão impulsiva de isolamento; Surto de modo diferencial: caso as diferenças de potencial ocorram entre condutores vivos (fase-fase, fase-neutro, fase-sinal, sina-/sinal), denomina-se essa sobretensão de surto de modo diferencial. O surto de modo diferencial, portanto, está relacionado com a tensão de imunidade dos equipamentos. Assim, surtos de modo comum podem provocar danos diretos à instalação, componentes e, dependendo da qualidade da proteção instalada, às pessoas. Por sua vez, os surtos de modo diferencial ficam quase restritos aos danos materiais, podem ser responsáveis por perda de produção e queima de componentes (Figura 5).

5 V dif = Tensão causada por surto de modo diferencial V com = Tensão causada por surto de modo comum Figura 5 Os surtos modo comum e modo diferencial

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