Memorial de Cálculo de SPDA (Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas) do Sistema de Mini Geração Fotovoltaica

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Memorial de Cálculo de SPDA (Sistema de Proteção

Contra Descargas Atmosféricas) do Sistema de Mini

Geração Fotovoltaica

(2)

1 Identificação do Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFVCR)

1.1 Unidade Consumidora:

● Concessionária: Energisa

● Unidade Consumidora: a instalar

● Alimentador:

● Ponto de conexão: Média Tensão - 13,8 kV - Trifásico

1.2 Localização do Sistema

● Cidade: Palmas / TO

● Coordenadas UTM:

Y: 8626113.21 m S X: 348973.65 m E Zona: 23

● Coordenadas grau, minuto, segundo:

Latitude: -12.424482°

Longitude: -46.389444°

Características do gerador fotovoltaico

● Módulos:

o Arranjo Fotovoltaico: 4334 Módulos de silício policristalino (p-Si) o Fabricante: Leapton

o Modelo: LP166-M-72-MH - 450W

o Potência nominal: 450 Wp x 4334 módulos = 1.950 kWp

● Inversores:

o Quantidade: 25 Inversores trifásicos de 80kW o Fabricante: DEYE

o Modelo: SUN-80K-G

o Potência nominal: 80kW x 25 = 2000 kWp

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2 DADOS DO PROJETO

2.1 VOLT ENERGIA SOLAR EIRELI:

● CNPJ: 02.306.900/0001-97

● Responsável Técnico: Eng. Eletricista Gleyver M. Guimarães - CREA/TO:

315282

● Endereço: Quadra 110 Sul, Avenida Juscelino Kubitschek, Lote 04, Sala 5-A

● CEP: 77.020-124 – Taguatinga/TO

● Contato: (63) 9 9269-1010

● E-mail: voltsolar2020@gmail.com

3 DESCRIÇÃO DO PROCEDIMENTO DE ANÁLISE

A memória de cálculo para SPDA segue os critérios estabelecidos na NBR5419:2015. Esta norma considera o seguinte caminho para análise:

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Primeiramente deve-se avaliar a necessidade de implantação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA), seguindo o fluxo preconizados na norma NBR 5419:2015 (abaixo reproduzido), considerando-se os critérios de análise de risco para a estrutura em questão e outras medidas de proteção a serem avaliadas:

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Figura II: Procedimento para a tomada de decisão da necessidade de proteção

4 ANÁLISE DAS ESTRUTURAS

4.1 COMPONENTES DE RISCO PARA CADA TIPO DE PERDAS

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Tabela I: Símbolos e Descrição das componentes de risco (NBR 5419:2015)

4.2 CARACTERÍSTICAS DA ESTRUTURA E DO MEIO AMBIENTE

Na coordenada descrita estima-se que a densidade de descargas atmosféricas à terra (Ng) é de 14,3 descargas/km²/ano:

Fonte: http://www.inpe.br/webelat/ABNT_NBR5419_Ng

4.3 ESTRUTURAS VERTICAIS

Símbolos Descrição

rt Fator de redução associado ao tipo de superfície do solo rf Fator redutor de perda dependente do risco de incêndio rp Fator redutor de perda devido às precauções contra incêndio

R Risco

RA Componente de risco (ferimentos a seres vivos – descarga atmosférica na estrutura) RB Componente de risco (danos físicos na estrutura – descarga atmosférica na estrutura) RC Componente de risco (falha dos sistemas internos – descarga atmosférica na estrutura) RM Componente de risco (falha dos sistemas internos – descarga atmosférica perto da estrutura)

RS Resistência da blindagem por unidade de comprimento de um cabo RT Risco tolerável

RU Componente de risco (ferimentos a seres vivos – descarga atmosférica na linha conectada) RV Componente de risco (danos físicos na estrutura – descarga atmosférica na linha conectada) RW Componente de risco (falha dos sistemas internos – descarga atmosférica na linha conectada)

RX Componente de risco para uma estrutura

RZ Componente de risco (falha dos sistemas internos – descarga atmosférica perto da linha) R1 Risco de perda de vida humana em uma estrutura

R2 Risco de perda de serviço ao público em uma estrutura R3 Risco de perda de patrimônio cultural em uma estrutura R4 Risco de perda de valor econômico em uma estrutura R´4 Risco R4 quando medidas de proteção forem adotadas

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Este estudo considera as estruturas verticais (cubículo de média tensão, cubículo transformador e casa de comando) como elegíveis à análise para a implantação de um SPDA.

Para fins de simplicidade e sem prejuízo a memória de cálculo, estamos considerando que as três estruturas verticais (cubículo de média tensão, cubículo transformador e casa de comando) como sendo uma única estrutura.

4.3.1 TIPOS DE PERDAS RELEVANTES ÀS ESTRUTURAS

 Perda parcial ou total de componentes de média tensão internos à estrutura;

 Danos do transformador de média tensão, dentro do cubículo;

 Danos parciais ou total do Quadro Geral de Baixa Tensão (QGBT-1), exposto ao tempo;

 Perda do monitoramento dos dados dos inversores e/ou estação meteorológica;

 Perda do monitoramento de segurança por câmeras e alarmes de intrusão.

4.3.2 DADOS DE ENTRADA PARA AS ESTRUTURAS VERTICAIS

Parâmetros de entrada Comentário Símbolo Valor Referência

Densidade de descargas atmosféricas para a terra (1/km²/ano)

http://www.inpe.br/webelat/ABNT_NBR5419_Ng NG 14,3

L - Comprimento 12,0

W - Largura 15,0

H - Altura 4,0

Fator de localização Cercada por objetos da mesma altura ou mais baixos CD 0,5 Tabela A.1

SPDA Estrutura não protegida por SPDA PB 1 Tabela B.2

Ligação Equipotencial I PEB 0,01 Tabela B.7

Nenhuma KS1 1 Equação (B.5)

Largura da blindagem wm1 (m) 5,0 Pág. 44 Parte 2

Blindagem espacial externa Dimensões da estrutura (m)

(8)

Comprimento (m) LL 500

Fator de Instalação Aéreo CI 1 Tabela A.2

Fator tipo da linha Linha de energia em AT (com transformador AT/BT) CT 0,2 Tabela A.3

Fator ambiental Rural C_E 1 Tabela A.4

Blindagem da linha

Linha aérea ou enterrada, não blindada ou com a blindagem não interligada ao mesmo barramento de equipotencialização do equipamento

RS - Tabela B.8

CLD 1

CLI 1

L_J - Largura 20,0

WJ - Comprimento 10,0

HJ - Altura 5,0

Fator de localização da

estrutura adjacente Cercada por objetos da mesma altura ou mais baixos C_DJ 0,5 Tabela A.1 Tensão suportável do

sistema interno (kV) UW 6

KS4 0,17 Equação (B.7)

PLD 1 Tabela B.8

PLI 0,1 Tabela B.9

Fator de Instalação Aéreo CI 1 Tabela A.2

Fator tipo da linha Linha de energia ou sinal (BT) CT 1 Tabela A.3

Fator ambiental Rural C_E 1 Tabela A.4

Blindagem da linha

Linha aérea ou enterrada, não blindada ou com a blindagem não interligada ao mesmo barramento de equipotencialização do equipamento

RS - Tabela B.8

CLD 1

CLI 1

L_J - Comprimento 20,0

WJ - Largura 10,0

HJ - Altura 5,0

estrutura adjacente Cercada por objetos mais altos C_DJ 0,25 Tabela A.1

Tensão suportável do

sistema interno (kV) UW 1,5

PLD 1 Tabela B.8

PLI 0,5 Tabela B.9

Tabela B.4

Estrutura adjacente

Parâmetros resultantes

Linha de sinal Linha de energia

Blindagem, aterramento,

isolação Linha aérea não blindada

Tabela B.4 Blindagem, aterramento,

isolação Linha aérea não blindada

Parâmetros resultantes Estrutura adjacente

(9)

4.3.3 ANÁLISE DA ÁREA EXTERNA (ZONA 01)

Parâmetros de entrada Comentário Símbolo Valor

Tipo de piso Agricultura, concreto rt 0,01

Proteção contra choque (descarga atmosférica na estrutura)

Equipotencialização efetiva

do solo P_TA 0,01

Proteção contra choque (descarga atmosférica na linha)

Restrições físicas P_TU 0

Risco de incêndio (Incêndio) Baixo rf 0,001

Proteção contra incêndio

Extintores, instalações fixas operadas manualmente, instalações de alarme

r_p 0,5

Nenhuma KS2 1

Largura da blindagem w_m1 (m) 4,0 Energia

(Fiação interna)

Cabos blindados e cabos instalados em eletrodutos metálicosd

KS3 0,0001 Energia

(DPS) I P_SPD 0,01

Telecom

(Fiação interna) Não aplicável KS3 0

Telecom

(DPS) I P_SPD 0,01

Sem perigo especial h_Z 1

D1 - devido à tensão de toque

e passo L_T 0,01

D2 - devido a danos físicos L_F 0,01 Outros D3 - devido a falhas de

sistemas internos L_O 0 Não aplicável

Fator para pessoas na

zona n_Z / n_t × t_z / 8 760 - 0,01712329

Número de possíveis pessoas

em perigo n_Z 2

Número total de pessoas

esperado na zona n_t 2

Tempo, em horas por ano, que pessoas estão presentes em um local perigoso

t_z 300

L_A 1,7E-06 L_U 1,7E-06 L_B 8,6E-08 L_V 8,6E-08

Tabela B.1

Equação (C.1) Equação (C.2) Equação (C.3) Equação (C.3) Tabela C.3 Referência

Blindagem espacial interna

Tabela C.2 L1: perda de vida

humana

Tabela C.6 Tabela B.3 Tabela B.5 Tabela B.3 Tabela B.5 Pág. 44 Parte 2

Equação (B.6) Tabela C.4 Tabela C.5 Tabela B.6

(10)

4.3.4 ANÁLISE DA ÁREA INTERNA (ZONA 02)

(11)

Tipo de piso Marmore, cerâmica rt 0,001

Nenhuma medida de

proteção P_TA 1

Nenhuma medida de

proteção P_TU 1

Risco de incêndio (Incêndio) Baixo r_f 0,001

Proteção contra

incêndio Nenhuma providência r_p 1

Nenhuma KS2 1

(Fiação interna)

Cabo não blindado – sem

preocupação no roteamentoa KS3 1 Energia

(DPS) II P_SPD 0,02

Telecom (Fiação interna)

Cabos blindados e cabos instalados em eletrodutos metálicosd

KS3 0,0001 Telecom

(DPS) II P_SPD 0,02

e passo L_T 0,01

sistemas internos L_O 0,001 Outras partes de hospital

zona n_Z / n_t × t_z / 8 760 - 0,01712329

em perigo n_Z 2

t_z 300

L_A 1,7E-07 L_U 1,7E-07 L_B 1,7E-07 L_V 1,7E-07 Parâmetros resultantes

Equação (C.1) Equação (C.2) Equação (C.3) Equação (C.3) Tabela C.4 Blindagem espacial

interna

Equação (B.6) Pág. 44 Parte 2

Tabela B.5 Tabela B.3 Tabela B.5 Tabela B.3

L1: perda de vida humana

Tabela C.6

Tabela C.2 Referência

Tabela C.3

Tabela B.1

Tabela B.6 Tabela C.5

(12)

4.3.5 ANÁLISE DOS RISCOS

Assim, considerando os dados inseridos e a análise, consta-se que, para os riscos R1, R2 e R3 os mesmos estão dentro de faixas consideradas toleráveis, ou seja, adotando-se as premissas previstas para as áreas externa e interna, não há necessidade de instalação de um sistema específico para proteção contra descargas atmosféricas.

Ressalta-se que a análise referente ao risco de perda de valor econômico em uma estrutura (R4) não é exigida na avaliação da estrutura a ser protegida, mesmo estando prevista na Norma 5419:2015.

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

Área Externa Área Interna NÃO APLIC. NÃO APLIC. NÃO APLIC.

RA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RU = RU/P + RU/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RB 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RV = RV/P + RV/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RC 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000 0,001

RM 0,000 0,011 0,000 0,000 0,000 0,011

RW = RW/P + RW/T 0,000 0,005 0,000 0,000 0,000 0,005

RZ = RZ/P + RZ/T 0,000 0,490 0,000 0,000 0,000 0,490

0,00 0,51 0,00 0,00 0,00 0,51

1,00

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

RC 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000 0,001

RM 0,000 0,011 0,000 0,000 0,000 0,011

RW = RW/P + RW/T 0,000 0,005 0,000 0,000 0,000 0,005

RZ = RZ/P + RZ/T 0,000 0,490 0,000 0,000 0,000 0,490

0,00 0,51 0,00 0,00 0,00 0,51

100,00

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

RB 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RV = RV/P + RV/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

10,00

R1 OK (Risco < Tolerável)

Tipo de danos Simbolo Estrutura

D1 ferimento

devido a choque

D2 danos físicos

D3 falha de sistemas internos

Total R1 Risco

R1

Risco Tipo de danos Tolerável

Simbolo Estrutura

Total R3

Risco Tipo de danos Simbolo Estrutura

Total R2

Tolerável R2 OK (Risco < Tolerável)

R3 D2

danos físicos R2

(13)

4.4 ESTRUTURAS EM SOLO

Esta parte do estudo considera que as estruturas em solo estão dispostas em um grande plano horizontal, aproximado por um retângulo

Para fins de simplicidade e sem prejuízo a memória de cálculo, estamos considerando que as estruturas em solo são compostas apenas pelo conjunto de módulos e estruturas de sustentação (mesas).

Os inversores, conforme detalhamento em projeto, encontram-se sob as mesas, fixados em estruturas independentes e aterradas. Na parte superior dos inversores, os mesmos estão protegidos contra descargas atmosféricas diretas pelas mesas, que também estão aterradas.

Desta forma, estando as estruturas de sustentação dos inversores não conectadas fisicamente às estruturas de sustentação dos módulos, não há condução de descargas elétricas da segunda à primeira, tampouco o surgimento de “faiscamentos”

entre elas, uma vez que ambas estão aterradas à mesma malha de terra, em pontos próximos.

4.4.1 TIPOS DE PERDAS RELEVANTES

 Perda parcial de um certo conjunto de módulos (strings) e/ou inversor;

 Danos ao inversor, caso a indução oriunda da descarga, conduzida pelos cabos CC, seja superior a suportabilidade dos dispositivos de proteção contra surtos, presentes no inversor, seja inferior a especificação do fabricante;

 Danos parciais ou total no Quadro Geral de Baixa Tensão (QGBT-1), em função da indução de surtos pelos cabos de energia CA;

 Perda do monitoramento dos dados dos inversores em função de danos no dispositivo de monitoramento, em função de indução de surtos pelos cabos de energia CA;

(14)

4.4.2 DADOS DE ENTRADA PARA AS ESTRUTURAS HORIZONTAIS

Densidade de descargas atmosféricas para a terra (1/km²/ano)

http://www.inpe.br/webelat/ABNT_NBR5419_Ng NG 14,3

L - Comprimento 150,0

W - Largura 300,0

H - Altura 2,0

Fator de localização Isolada sem nenhum outro objeto nas vizinhanças CD 1 Tabela A.1

SPDA Estrutura não protegida por SPDA PB 1 Tabela B.2

Ligação Equipotencial II PEB 0,02 Tabela B.7

Nenhuma KS1 1 Equação (B.5)

Largura da blindagem wm1 (m) 5,0 Pág. 44 Parte 2

Dimensões da estrutura (m)

Blindagem espacial externa

Fator de Instalação Cabos enterrados instalados completamente dentro de uma

malha de aterramento (ABNT NBR 5419-4:2015, 5.2) CI 0,01 Tabela A.2

Fator tipo da linha Linha de energia ou sinal (BT) CT 1 Tabela A.3

Fator ambiental Rural CE 1 Tabela A.4

Blindagem da linha

Blindada aérea ou enterrada cuja blindagem está interligada ao mesmo barramento de equipotencialização do equipamento (5Ω/km < RS ≤ 20Ω/km)

RS

5Ω/km < RS

≤ 20Ω/km Tabela B.8

CLD 1

CLI 1

LJ - Largura 20,0

WJ - Comprimento 15,0

HJ - Altura 4,0

estrutura adjacente Cercada por objetos da mesma altura ou mais baixos CDJ 0,5 Tabela A.1 Tensão suportável do

sistema interno (kV) UW 6

PLD 0,8 Tabela B.8

PLI 0,1 Tabela B.9

Tabela B.4 Blindagem, aterramento,

isolação Linha enterrada não blindada

Parâmetros resultantes Estrutura adjacente

Linha de energia

(15)

4.4.3 ANÁLISE DA ÁREA EXTERNA (ZONA 01)

(16)

Tipo de piso Agricultura, concreto rt 0,01

Equipotencialização efetiva

do solo P_TA 0,01

Isolação elétrica P_TU 0,01

Risco de incêndio (Incêndio) Baixo rf 0,001

Proteção contra

incêndio Nenhuma providência r_p 1

Nenhuma KS2 1

(Fiação interna)

Cabo não blindado – sem

preocupação no roteamentoa KS3 1 Energia

(DPS) II P_SPD 0,02

Telecom

(Fiação interna) Não aplicável KS3 0

Telecom

(DPS) Não aplicável P_SPD 0

e passo L_T 0,01

sistemas internos L_O 0 Não aplicável

zona n_Z / n_t × t_z / 8 760 - 0,03424658

em perigo n_Z 1

t_z 300

L_A 3,4E-06 L_U 3,4E-06 L_B 3,4E-07 L_V 3,4E-07

Tabela C.3 Referência

Blindagem espacial interna

Tabela C.2 L1: perda de vida

humana

Tabela C.6 Tabela B.3 Tabela B.5 Tabela B.3 Tabela B.5 Pág. 44 Parte 2

Equação (B.6) Tabela C.4 Tabela C.5 Tabela B.6 Tabela B.1

Equação (C.1) Equação (C.2) Equação (C.3) Equação (C.3)

(17)

4.4.4 ANÁLISE DOS RISCOS

Assim, considerando os dados inseridos e a análise, consta-se que, para os riscos R1, R2 e R3 os mesmos estão dentro de faixas consideradas toleráveis, ou seja, adotando-se as premissas previstas para a área externa, não há necessidade de instalação de um sistema específico para proteção contra descargas atmosféricas.

Ressalta-se que a análise referente ao risco de perda de valor econômico em uma estrutura (R4) não é exigida na avaliação da estrutura a ser protegida, mesmo estando prevista na Norma 5419:2015.

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

Área Externa NÃO APLIC. NÃO APLIC. NÃO APLIC. NÃO APLIC.

RA 0,002 0,000 0,000 0,000 0,000 0,002

RU = RU/P + RU/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RB 0,025 0,000 0,000 0,000 0,000 0,025

RV = RV/P + RV/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RC 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RM 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RW = RW/P + RW/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RZ = RZ/P + RZ/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03

1,00

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

RC 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RM 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RW = RW/P + RW/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

RZ = RZ/P + RZ/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

100,00

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

RB 0,025 0,000 0,000 0,000 0,000 0,025

RV = RV/P + RV/T 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02

10,00

R1 OK (Risco < Tolerável)

Tipo de danos Simbolo Estrutura

D1 ferimento

devido a choque

D2 danos físicos

Total R1 Risco

R1

Risco Tipo de danos Tolerável

Simbolo Estrutura

Total R3

Risco Tipo de danos Simbolo Estrutura

Total R2

R3 D2

danos físicos R2

(18)

6 Conclusões

Considerando os dados inseridos e as análises, feitas a partir da NBR 5419:2015, tanto para as estruturas verticais quanto às horizontais, constatou-se que os riscos R1, R2 e R3 estão dentro de faixas consideradas toleráveis; ou seja, adotando-se as premissas previstas nas análises tanto para as áreas externas quanto internas envolvidas, não há necessidade de instalação de um sistema específico para proteção contra descargas atmosféricas.

A análise referente ao risco de perda de valor econômico em uma estrutura (R4) não é exigida na avaliação da estrutura a ser protegida, mesmo estando prevista na Norma 5419:2015.

Como medida de proteção adicional, visando minimizar o risco R4 da perda econômica (L4), foram inseridos minicaptores sobre as 03 estruturas verticais analisadas, definindo assim zonas de proteção contra descargas atmosféricas (ZPR 0b) nestas edificações. Os captores serão conduzidos à malha de aterramento por subsistemas de descidas, conforme documento -detalhes.

Para fins de dimensionamento deste SPDA, foi utilizado o método das esferas rolantes (modelo eletrogeométrico) com raio fictício de 20m.

7 Vista Aérea do Local da Instalação

Taguatinga - TO, 09 de setembro de 2020.