Aula 17 - Proteção contra sobretensões e Aterramento

Texto

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Noções de Eletrotécnica – (TE039)

Aula 17 - Proteção contra

sobretensões e Aterramento

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introdução

NBR 5410 Item 4.1.5

As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra as consequências prejudiciais de ocorrências que possam resultar em sobretensões, como faltas entre partes vivas de circuitos sob diferentes tensões, fenômenos atmosféricos e manobras.

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Sobretensões

• Apresentam distorções harmônicas provocadas pela saturação de elementos não lineares do Sistema (transformadores).

Características

• Natureza oscilatória

• Frequência de oscilação igual ou próxima da frequência do Sistema

• Longa duração

• Fracamente amortecidas ou não amortecidas

• Comparadas com os surtos de manobra e sobretensões atmosféricas

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Perturbações com fenómeno temporal > 200 ms

- Sobretensões permanentes: São sobretensões que atingem valores superiores

a 110% da tensão nominal podem ocorrer na troca do condutor de neutro pelo

condutor de fase.

- Harmónicas: São distorções na forma de onda, neste caso na forma de onda da tensão. Estas perturbações surgem devido ao tipo de cargas instaladas

consideradas como cargas não lineares.

- Micro-cortes: São perturbações na forma de onda, que são conhecidas por

interrupções momentâneas do fornecimento de energia

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Perturbações com fenómeno temporal < 100ms

Uma das perturbações transitórias mais comuns são as sobretensões

transitórias. Estas são caracterizadas por uma distorção da forma de

onda de tensão em forma de impulso, que por vezes, alcança valores

muito elevados na ordem de grandeza de alguns kV, mas com curta

duração de apenas alguns µs.

Sobretensões

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Origens das sobretensões

Perturbações com fenómeno temporal < 100 ms

A principal causa das sobretensões transitórias, além de

comutação de grandes cargas e de operações nas redes de

transporte de energia são as descargas atmosféricas.

Tipos de sobretensões podem ser gerados:

• Sobretensão por aumento do potencial da terra; • Sobretensões por condução;

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Origens das sobretensões

Sobretensão por aumento do potencial da terra (indireta)

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Origens das sobretensões

Sobretensões por condução (direta)

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Origens das sobretensões

Sobretensões induzidas (indireta)

Descarga na proximidade da instalação.

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Vídeo ilustrativo

https://www.youtube.com/watch?v=J042Ni0vogA

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Principios de ocorrencia

Sobretensões

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Principios de proteção

Sobretensões

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Seleção dos limitadores de sobretenção (DPS).

a) Tensão nominal da instalação;

b) Nível de isolamento da instalação;

c) Tipo de ligação do limitador de sobretensões;

d) Valor máximo da energia dissipada.

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Nível de protecção

Quadros 44B e 44C das Regras Técnicas de Instalações de Baixa Tensão (RTIEBT)

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Onda de impacto

Sobretensões

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Onda de impacto

Para além de conhecer o nível Up (Tensão do transitório) é

necessário saber que tipo de onda de impacto irá surgir na instalação

e consequentemente, no limitador, por forma a assegurar que a

opção tomada garanta a segurança da instalação.

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Onda de impacto

Sobretensões

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Onda de impacto

Sobretensões

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Proteção contra Sobretensões

Os limitadores de sobretensão protegem contra as sobretensões

transitórias

que

podem

provocar

a

deterioração

dos

equipamentos eléctricos e a destruição dos componentes

electrónicos dos receptores.

Tipos de Limitadores:

• Protecção geral;

• Proteção fina.

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Tipos de Limitadores: Proteção geral.

Limitadores com uma capacidade de escoamento elevada ou média, compatível com a corrente de descarga à terra previsível. O nível de protecção tem que estar adequado à protecção de produtos da categoria I até IV.

Desta forma a escolha do limitador deverá ser do tipo 1 ou 2, o que representa a protecção para a onda de impacto 10/350 µs e/ou 8/20 µs.

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Tipos de Limitadores: Proteção fina.

Limitadores com nível de protecção reduzido (Up≤1000V), por forma a limitar as cristas das sobretensões e proteger os receptores mais sensíveis.

Desta forma a escolha do limitador deverá para um tipo de produto que tenha uma resposta adequada à protecção para a onda de impacto 8/20 µs e/ou

1,2/50 µs.

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Dispositivos de proteção

Protetor contra surtos de tensão plugável, conforme tipo 2/classe II, para redes de

fornecimento de energia trifásicas com N e PE separados (sistema de 5 condutores: L1, L2, L3, N, PE), com contato de sinalização remota.

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Dispositivos que

não

protegem

- Filtros de linha

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Dispositivos que

não

protegem

- Estabilizador

Corrige pequenas

oscilações da rede

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Dispositivos que

não

protegem

- Disjuntor

Curto-circuito

Efeito térmico

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Dispositivos que

não

protegem

- Aterramento

Contato

Carcaça do equipamento

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Introdução

Em Física, um terra elétrico é um sistema idealizado, capaz de

fornecer ou absorver a quantidade de carga elétrica (partículas

carregadas) que se fizer(em) necessária(s) à situação sem alterar

quaisquer de suas propriedades elétricas, mostrando-se sempre

eletricamente neutro

ao ambiente que o cerca.

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Aterramento elétrico

Em instalações da rede elétrica, um aterramento elétrico descreve

um fio ligado diretamente à terra. O fio de aterramento é geralmente

colocado no corpo dos equipamentos de metal interligado a um

aterramento.

A finalidade do fio é desviar o excesso de corrente elétrica do

equipamento, evitando sobrecargas.

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Aterramento elétrico

O aterramento elétrico tem três funções principais:

• Proteger o usuário do equipamento das descargas atmosféricas, através da viabilização de um caminho alternativo para a terra, de descargas atmosféricas;

• “ Descarregar” cargas estáticas acumuladas nas carcaças das máquinas ou equipamentos para a terra;

• Facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteção (fusíveis, disjuntores, etc. ), através da corrente desviada para a terra.

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Definições : Terra, Neutro, e Massa

TERRA - O solo terrestre é um semicondutor de eletricidade.

Em certas situações, qualquer corpo que esteja em conexão com a terra terá o potencial desta, ou seja, não haverá diferença de potencial entre eles (corpo e terra), de modo que, não haverá circulação de corrente de um para o outro. Se um corpo estiver carregado ou sob um potencial diferente da terra, ao ser colocado em contato com ela, ele se descarrega.

Em outras palavras, adquire o mesmo potencial elétrico que a Terra que, por convenção é de 0 volts.

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Definições : Terra, Neutro, e Massa

NEUTRO - Um dos condutores de energia da empresa distribuidora

é ligado à terra.

No local onde a energia elétrica é gerada, ao longo das torres de

distribuição, nas subestações e nos transformadores de rua há uma

ligação desse condutor até o solo. Esse condutor é denominado de

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Definições : Terra, Neutro, e Massa

MASSA - Se o neutro ou o terra for ligado a um chassi de um

aparelho de modo que esse chassi de metal sirva como um

condutor de corrente, esse chassi será chamado de massa.

Na maioria dos casos, a MASSA de um aparelho coincide com o

terra e o neutro, o que significa que se for tocada nada acontece

em termos de choque.

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Definições : Terra, Neutro, e Massa

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Tipos de Aterramento

Na NBR 5410 os itens 6.3.3.1.1, 6.3.3.1.2, e 6.3.3.1.3 referem-se aos possíveis sistemas de aterramento que podem ser feitos.

• Esquema TN • Esquema TT • Esquema IT

Os três sistemas da NBR 5410 mais utilizados são: • Sistema TN-S

• Sistema TN-C • Sistema TT

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Tipos de Aterramento

Símbolos

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Tipos de Aterramento

Classificação dos esquemas de aterramento é utilizada a seguinte simbologia

- primeira letra – Situação da alimentação em relação à terra: • T = um ponto diretamente aterrado;

• I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento de um ponto através de impedância;

- segunda letra – Situação das massas da instalação elétrica em relação à terra:

• T = massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de um ponto da alimentação;

• N = massas ligadas ao ponto da alimentação aterrado (em corrente alternada, o ponto aterrado é normalmente o ponto neutro);

- outras letras (eventuais) – Disposição do condutor neutro e do condutor de proteção: • S = funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos;

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Tipos de Aterramento

Sistema TT

Esse sistema é o mais eficiente de todos. Na figura observamos que o neutro é aterrado logo na entrada e segue (como neutro) até a carga (equipamento). A massa do equipamento é aterrada com uma haste pró-pria, independente da haste de aterramento do neutro.

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Tipos de Aterramento

Sistema TN-S

Na figura temos o secundário de um transformador (cabine primária trifásica) ligado em Y. O neutro é aterrado logo na entrada, e levado até a carga. Paralelamente, outro condutor identificado como PE é utilizado como fio terra, e é conectado à carcaça (massa) do equipamento.

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Tipos de Aterramento

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Tipos de Aterramento

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Tipos de Aterramento

Sistema IT

- Continuidade (mantém o circuito em funcionamento quando submetido ao primeiro defeito);

- Emprego de dispositivos e técnicas especiais para a sinalização e localização do primeiro defeito.

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Procedimentos de Aterramento

• A resistividade do solo • tipo do solo

• geometria

• constituição da haste de aterramento • Modelos de distribuição das hastes

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Procedimentos de Aterramento

Devido a incerteza e a dificuldade na obtenção dos dados, é suficiente que o dimensionamento do aterramento forneça, no minimo as seiguintes indicações:

• Os materiais a utilizar

• A geomotria do eletrodo

• A locação no terreno

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Eletrodos de Aterramento

• Dependendo da química do solo (quantidade de água, salinidade, alcalinidade, etc.), mais de uma haste pode se fazer necessária para nos aproximarmos desse valor.

Possibilidades de Tratamento: • tratamento químico do solo

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Eletrodos de Aterramento

• A haste de aterramento normalmente são feitas de uma alma de aço revestida de cobre.

• Seu comprimento pode variar de 1,5 a 4,0m. As de 2,5m são as mais utilizadas, pois diminuem o risco de atingirem dutos subterrâneos em sua instalação.

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Eletrodos de Aterramento

Os materiais necessários para aterramento residencial são:

• Caixa de inspeção.

• Haste de aterramento de aço cobreado com diâmetro mínimo de 5/8” (15 mm),

revestida de cobre pelo processo de deposição eletrolítica com camada mínima

de 0,254 mm (alta camada) e mínimo de 2,40 m de comprimento

• Conectores do tipo cabo haste ou grampo. • Condutor na cor verde-amarelo ou verde. • terminal à pressão.

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Eletrodos de Aterramento

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REVISÃO

DPS

Imagem

Referências

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