Protecção contra Sobretensões

Protecção contra Sobretensões

Gama OVR

77 ATAP 0501 Ct

As causas principais para as sobretensões transitórias A solução:

OVR - Dispositivo de Protecção contra Sobretensões da ABB

Impacto directo do raio numa linha de transporte

O Raio

• Um raio pode ter um efeito destrutivo ou perturbador numa instalação eléctrica situada a vários Kms de distância da zona de descarga do raio.

• Durante uma tempestade, os cabos subterrâneos podem transmitir o efeito de um raio ao equipamento eléctrico instalado dentro dos edifícios.

• Dispositivos de protecção contra raios (pára-raios ou gaiola de Faraday) instalados num edifício para protecção con- tra o impacto directo do raio (fogo), podem aumentar o risco de dano do equipamento eléctrico ligado à alimentação principal, dentro do edifício, ou nas proximidades .

Impacto indirecto do raio

Interferências parasitas

São interferências, com amplitudes e frequências indiferentes, que são re-injectadas na rede de alimentação de energia, pelo próprio utilizador ou pelo seu ambiente.

Os parasitas devem-se, por exemplo a:

Manobras em transformadores, motores ou indutâncias em geral, variações súbitas de carga, abertura ou corte de disjuntores (ex: em circuitos de distribuição) provocam sobretensões que penetram no edifício dos utilizadores.

Significantemente, quanto mais perto estiver o edifício de uma estação de produção ou subestação, maior poderá ser a sobretensão.

É também necessário ter em conta os efeitos de indução mútua entre as linhas de alta tensão e as secções aéreas de linhas de baixa tensão, bem como o contacto directo entre linhas de tensões diferentes, provocado pela quebra acidental de cabos.

Raio num pára-raios

Perturbações em MT transmitidas à BT

Perturbações provocadas pelo utilizador

O dispositivo de protecção desvia a elevada corrente de descarga para a terra, aumentando consideravelmente o seu potencial perto do edificio onde está instalado.

Isto provoca sobretensões no equipamento eléctrico, directamente através dos terminais terra e induzidas através dos cabos subterrâneos de alimentação.

Manobras no sistema de distribuição de energia

Estas interferências possuem pouca energia, mas a sua curta duração, a sua onda ascendente e o seu valor de pico (que pode alcançar vários kV) podem provocar efeitos graves no funcionamento adequado de equipamentos sensíveis, causando mau funcionamento ou até mesmo, a sua completa destruição.

. Luminárias com lâmpadas de descarga

. Arcos eléctricos

. Equipamento de soldadura . Operação com tiristores

. Manobra de contactores . Abertura de disjuntores . Arranque de um motor . Etc. ...

Dispositivo de Protecção contra Sobretensões Princípios de selecção e aplicação

Definição de parâmetros

Objectivo da Protecção

Os dispositivos de protecção são utilizados para prevenir que, numa sobretensão, a corrente circule através da rede e seja desviada duma forma inofensiva para a terra. Estes aparelhos também limitam as sobretensões a valores compatíveis com a resistência dos equipamentos ou dispositivos interligados.

Parâmetros de protecção

Pode ser facilmente compreendido, pelo descrito acima, que os parâmetros críticos para um dispositvo de protecção contra sobretensões, são as suas capacidades de desviar elevados valores de corrente para a terra (dissipando grandes quantidades de energia) e limitar a tensão ao nível mais baixo possível. Outros parâmetros prendem-se com o facto dos dispositivos de protecção contra sobretensões terem que ser adaptados à rede a que estão ligados.

As normas internacionais aplicáveis fornecem definições precisas para estes parâmetros:

• Corrente máxima Imax ou Iimp

Este é o valor máximo de uma corrente em sobretensão que pode ser descarregada à terra por um dispositivo de protecção.

É necessário representar duas formas de onda de corrente em sobretensão, para caracterizar correntes de raio:

uma forma de onda longa (10/350 µs) que corresponde ao impacto directo do raio e uma forma de onda curta (8/20 µs) que representa um impacto indirecto amortecido.

Imax é o valor máximo de corrente de uma forma de onda curta.

Iimp é o valor máximo de corrente de uma forma de onda longa.

O valor Imax ou Iimp tem que ser adaptado, ao valor esperado das possíveis correntes de raio.

• Nível de protecção de tensão Up

A tensão dada por um dispositivo de protecção contra sobretensões, quando desvia a corrente para a terra; Up não pode exceder o valor de tensão admissível do equipamento ligado a jusante.

• Tensão máxima de operação Uc

Valor da tensão a que um dispositivo de protecção contra sobretensões pode estar permanentemente ligado; deve-se ter em consideração a tensão nominal da rede Un e as tolerâncias possíveis.

Onda 8/20 µs Onda 10/350 µs I

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 t (µs)

i (A)

max

I_imp

10 20 40 60 80 100

Selecção do Produto

Determinação da capacidade da corrente

A determinação da capacidade da corrente para um dispositivo de protecção contra sobretensões e da capacidade de dissipação de energia deste, são obtidas através da análise do risco.

Esta análise é baseada em três grupos de parâmetros:

• Parâmetros ambientais: frequência das tempestades, representada pelo número de raios por ano e por quilómetro quadrado. Ng.

• Parâmetros de instalação e equipamento: existência de haste de pára- raios, distribuição de energia à instalação (linhas superiores ou subterrâneas), posição do equipamento na instalação, ...

• Parâmetros de segurança: custo de substituição e de indisponibilidade do equipamento a ser protegido, risco para o ambiente ou para a vida humana (fábricas petroquímicas, estádios, ...).

Mapa Ceraunico

Determinação do nível da tensão de protecção (Up)

Os dispositivos de protecção contra sobretensões devem fornecer um nível de protecção compatível com a resistência de tensão admissível do equipamento.

A tensão admissível depende do tipo de equipamento e da sua sensibilidade.

Tipo de equipamento a ser protegido

As áreas a azul escuro cobrem regiões onde o nível ceraunico é de 80 a 180

As áreas a azul claro cobrem regiões com nível ceraunico de 20 a 80

Equipamento electrotécnico

Equipamento eléctrico contendo electrónica ligeira

Equipamento electrónico sensível

Equipamento electrónico altamente sensível

Nível de protecção necessário Up 1.8 a 2.5 kV

Nível de protecção necessário

Up 1.5 a 1.8 kV Nível de protecção necessário

Up 1 a 1.5 kV Nível de protecção necessário Up 0.5 a 1 kV

Necessidade de protecção multi-nível

Por vezes não é possível encontrar um dispositivo que forneça a capacidade de corrente necessária e o nível de protecção.

Neste caso, o sistema tem que ter dois ou mais níveis de protecção, com um primeiro aparelho à entrada da instalação (o mais próximo possível do ponto de entrada do raio de sobretensão), que gere a capacidade da corrente, e um segundo aparelho, o mais próximo possível do equipamento protegido, que fornece o nível de protecção de tensão necessária.

Rede monofásica

Regime TT Regime TNS

Regime IT Regime TNC

Regras de instalação

• Identificação da rede

O tipo de produto (mono ou polifásico) e a ligação, dependem da rede, como demonstrado seguidamente:

Redes trifásica

Regime TT Regime TNS

Regime IT Regime TNC

N Ph

PE

N

PE Ph

(N) Ph

PE PEN

Ph

N L3 L2 L1

PE

N L3 L2 L1

PE

(N) L3 L2 L1

PE PEN

L3 L2 L1

• Informação Adicional

–Regime TT: o ponto neutro da alimentação de energia está ligado à terra.

As terras da instalação estão ligadas a um terminal eléctrico de terra (terra de protecção), que é diferente do ponto de terra de serviço.

–Regime IT: o ponto neutro ou não está ligado à terra ou é ligado à terra por uma impedância (1.000 a 2.000 Ω ).

–Regime TNC: o condutor neutro e o condutor de protecção convergem num condutor (PEN).

–Regime TNS: o condutor neutro e o condutor de terra são separados.

Produto multipolar Produto multipolar

Produto unipolar Produto unipolar

Produto multipolar Produto multipolar

Produto unipolar Produto unipolar

• Coordenação da energia

Quando é necessário utilizar vários níveis de protecção, a coordenação da energia entre os vários níveis deve ser cuidadosamente estudada. Consiste na garantia que, quando a descarga de corrente máxima, flui através do primeiro nível do protector contra sobretensões, a corrente restante que flui através do, ou dos restantes níveis não exceda a sua capacidade.

• Dimensão da cablagem

A dimensão da cablagem, depende da capacidade de curto-circuito, que pode ser fornecida pela rede à instalação.

A dimensão da cablagem, deve ser no mínimo, igual à secção dos restantes cabos da instalação.

• Elemento de comutação associado

Mesmo que todos os descarregadores estejam equipados com uma protecção térmica, não evita terem que ser associados com um elemento de protecção a montante, para a protecção contra sobrecargas.

Para alguns tipos de redes (por exemplo TT ), a protecção contra contactos indirectos é proporcionada por um dispositivo de protecção diferencial.

• Regras de ligação

A impedância dos cabos aumenta a tensão ao longo do equipamento ligado, ou seja o nível de protecção. Assim, o comprimento do cabo entre o protector contra sobretensões e o equipamento deve ser minimizado e a cablagem deverá ser feita da seguinte forma:

O dispositivo de protecção contra sobretensões deve ser instalado o mais perto possível do equipamento que deverá ser protegido. Se isto não for possível (ex.: o equipamento está muito longe do quadro de entrada), então deverá ser instalado um segundo dispositivo.

• Equipotencial de ligação à terra Os condutores terra de todos os descarregadores de sobretensão e dos equipamentos ligados têm que ter uma ligação equipotencial, de forma a evitar qualquer diferença de potencial entre os pontos locais de terra, que levaria à anulação do nível de protecção fornecido pelos descarregadores de sobretensão.

SPD = Descarregador de sobretensão (Surge Protection Device)

N I Ph

Eq 1 Eq 2

N I Ph

Eq 1 Eq 2

SPD SPD

or

Aparelho unipolar

Unidades de cartucho extraível

Apresentação do Produto

Unidades Mono Bloco

Os descarregadores de sobretensão unipolares, são maioritariamente utilizados em regimes de neutro IT e TNC.

Estes produtos oferecem um modo de protecção comum.

Por outro lado, os dispositivos de protecção contra sobretensão multipolares, são utilizados em regimes de neutro TT e TNS, quer em redes monofásicas (descarregador com dois pólos) quer em redes trifásicas (descarregador com quatro pólos).

Estes produtos podem oferecer um modo de protecção comum ou diferencial.

Esta funcionalidade é uma das principais vantagens desta gama de descarregadores contra sobretensões, uma vez que torna a sua substituição fácil (não são necessárias ferramentas), através de um sistema de cartuchos, com ligação de pinos.

Cada descarregador extraível está equipado com o sistema de reserva de segurança (S) da ABB e/ou com o contacto integrado (TS) para a indicação de estado à distância.

Aparelhos multipolares

Aparelho unipolar

Aparelhos multipolares

Kit de vigilância óptica

O kit de vigilância óptica (OVR SIGN) permite a fácil monitorização de todos os descarregadores modulares de sobretensão.

A ligação óptica entre o módulo de transmissão e o módulo de recepção acoplado a um contacto seco de 5 A, permite uma indicação remota de alarme, bem como o visionamento do estado de cada descarregador.

Controlada com um feixe óptico

Reserva de segurança (S)

Descarregador de sobretensão operacional

Descarregador de sobretensão em reserva: a ser substituído brevemente

Descarregador desligado: substituição obrigatória

Indicação remota (TS)

O contacto TS permite o controlo remoto do estado de protecção.

14 1112

L L L N

A reserva de segurança permite a manutenção preventiva do descarregador de sobretensão.

Descarregador para linhas telefónicas

Os descarregadores de sobretenção para linha de telecomunicação (OVR TC) protegem o equipamento ligado a linhas de telefone, comunicação informática ou transmissão de dados.

Características Principais do Descarregador

Tipo de protector Características principais

Tipo 1 descarregador de acordo com EN 61643-11 - elevada capacidade de energia para lidar com raio directo (= Classe I descarregador de acordo com IEC 61643-1) - explosor de protecção despoletado electronicamente

• baixo nível de protecção (Up = 1.8 kV)

• não é necessária uma bobina de separação (combinado descarregador I + II) - grande capacidade de extinção do fluxo de corrente

- conceito de abertura de segurança: sem explicação de fusão ou de material incandescente, assim não é necessário uma caixa de protecção separada - design compacto (abaixo dos 17.5 mm por pólo)

- versões unipolares e multipolares

Tipo 2 descarregador de acordo com a EN 61643-11 - capacidade de grande energia (até 100 kA 8/20) (= Classe II SPD de acordo com a IEC 61643-1) - adaptado a todas as redes (IT, TT, TNC, TNS, TNC-S)

- adaptado a todas as tensões de rede (57 a 600 V) - indicador local de estado

- possibilidade de indicador remoto (integrado no produto ou com kit de vigilância óptica)

- possibilidade de reserva de segurança - versões monobloco e extraível - versões unipolares e multipolares

Tipo 3 descarregador de acordo com a EN 61643-11 - baixo nível de protecção (Up = 1.2 kV) (= Classe III SPD de acordo com a IEC 61643-1) - indicador local de estado

- possibilidade de indicador remoto com kit de vigilância óptica - adaptado a todos os tipos de redes 230/400 V

- versões multipolares

- design compacto (17,5 mm de largura) - indicador local de estado

- possibilidade de indicador remoto com kit de vigilância óptica

OVR 1N - 65 - 275 s P TS

Codificação da Gama OVR

Descarga de corrente Descarga de corrente

máx. 8/20, máx.10/350,

Imax (kA): 15 Iimp (kA): 15

40 50

65 100

s: com reserva de segurança P: unidade extraível Nada: monobloco

Rede:

1N: Monofásica (esq.) - neutro (dir.) 3N: Trifásica (esq.) - neutro (dir.) N1: Neutro (esq.) - monofásica (dir) N3: Neutro (esq.) - trifásica (dir) 3L: Três pólos

4L: Quatro pólos Nada: Pólo único

Tensão max.

contínua de operação, Uc (V): 660

550440 385320 275150

75 TS: controlo remoto integrado

HL 1N

Tipo I (Classe I teste) Apenas codificação

Dataline descarregador:

descarregador de sobretensões para protecção de linhas telefónicas e de transmissão de dados analógicos e digitais

Extraível - Tipo II (Classe II teste)

Uc kA Descrição Código

Unipolar 275 V 15 OVR 15 275 P 2 CTB 8138 51 R 24 00 OVR 15 275 s P 2 CTB 8138 51 R 21 00 OVR 15 275 P TS 2 CTB 8138 51 R 18 00 OVR 15 275 s P TS 2 CTB 8138 51 R 15 00 40 OVR 40 275 P 2 CTB 8138 51 R 23 00 OVR 40 275 s P 2 CTB 8138 51 R 20 00 OVR 40 275 P TS 2 CTB 8138 51 R 17 00 OVR 40 275 s P TS 2 CTB 8138 51 R 14 00 65 OVR 65 275 P 2 CTB 8138 51 R 22 00 OVR 65 275 s P 2 CTB 8138 51 R 19 00 OVR 65 275 P TS 2 CTB 8138 51 R 16 00 OVR 65 275 s P TS 2 CTB 8138 51 R 13 00 100 OVR 100 275 s P TS 2 CTB 8138 50 R 02 00 Fase + Neutro 275V 15 OVR 1N 15 275 P 2 CTB 8139 52 R 12 00 OVR 1N 15 275 s P 2 CTB 8139 52 R 09 00 OVR 1N 15 275 s P TS 2 CTB 8139 52 R 03 00 OVR 1N 15 275 P TS 2 CTB 8139 52 R 06 00 40 OVR 1N 40 275 P 2 CTB 8139 52 R 11 00 OVR 1N 40 275 s P 2 CTB 8139 52 R 08 00 OVR 1N 40 275 s P TS 2 CTB 8139 52 R 02 00 OVR 1N 40 275 P TS 2 CTB 8139 52 R 05 00 65 OVR 1N 65 275 P 2 CTB 8139 52 R 10 00 OVR 1N 65 275 s P 2 CTB 8139 52 R 07 00 OVR 1N 65 275 s P TS 2 CTB 8139 52 R 01 00 OVR 1N 65 275 P TS 2 CTB 8139 52 R 04 00 Trifásica 275 V 15 OVR 3N 15 275 P 2 CTB 8139 53 R 12 00 + Neutro OVR 3N 15 275 s P 2 CTB 8139 53 R 09 00 OVR 3N 15 275 s P TS 2 CTB 8139 53 R 03 00 OVR 3N 15 275 P TS 2 CTB 8139 53 R 06 00 40 OVR 3N 40 275 P 2 CTB 8139 53 R 11 00 OVR 3N 40 275 s P 2 CTB 8139 53 R 08 00 OVR 3N 40 275 s P TS 2 CTB 8139 53 R 02 00 OVR 3N 40 275 P TS 2 CTB 8139 53 R 05 00 65 OVR 3N 65 275 P 2 CTB 8139 53 R 10 00 OVR 3N 65 275 s P 2 CTB 8139 53 R 07 00 OVR 3N 65 275 s P TS 2 CTB 8139 53 R 01 00 OVR 3N 65 275 P TS 2 CTB 8139 53 R 04 00 Unipolar 440 V 15 OVR 15 440 P 2 CTB 8138 51 R 12 00 OVR 15 440 s P 2 CTB 8138 51 R 09 00 OVR 15 440 P TS 2 CTB 8138 51 R 06 00 OVR 15 440 s P TS 2 CTB 8138 51 R 03 00 40 OVR 40 440 P 2 CTB 8138 51 R 11 00 OVR 40 440 s P 2 CTB 8138 51 R 08 00 OVR 40 440 P TS 2 CTB 8138 51 R 05 00 OVR 40 440 s P TS 2 CTB 8138 51 R 02 00 65 OVR 65 440 P 2 CTB 8138 51 R 10 00 OVR 65 440 s P 2 CTB 8138 51 R 07 00 OVR 65 440 P TS 2 CTB 8138 51 R 04 00 OVR 65 440 s P TS 2 CTB 8138 51 R 01 00 100 OVR 100 440 s P TS 2 CTB 8138 50 R 01 00

Unipolar 65 OVR 65 N P 2 CTB 8139 51 R 01 00

100 OVR 100 N P 2 CTB 8138 50 R 03 00

Lista de referências dos descarregadores OVR

Mono bloco - Tipo I (Classe I teste)

U_c kA Descrição Código

Unipolar 275 V 15 OVR HL 15 275 2 CTB 8152 01 R 00 00 Fase 275 V 15 OVR HL 1N 15 275 2 CTB 8153 01 R 00 00 + Neutro

Tripolar 275 V 15 OVR HL 3L 15 275 2 CTB 8154 01 R 00 00 Trifásico 275 V 15 OVR HL 3N 15 275 2 CTB 8155 01 R 00 00 + Neutro

Tetrapolar 275 V 15 OVR HL 4L 15 275 2 CTB 8156 01 R 00 00

Neutro 50 OVR HL 50N 2 CTB 8152 04 R 00 00

Fase 275 V 50 OVR HL 1N 50 275 2 CTB 8153 02 R 00 00 + Neutro

Mono bloco- Tipo II (Classe II teste)

U_c kA Descrição Código

Unipolar 275 V 15 OVR 15 275 2 CTB 8138 11 R 08 00 40 OVR 40 275 2 CTB 8138 11 R 07 00 OVR 40 275 s 2 CTB 8138 11 R 10 00 65 OVR 65 275 2 CTB 8138 11 R 06 00 OVR 65 275 s 2 CTB 8138 11 R 05 00 100 OVR 100 275 s 2 CTB 8138 11 R 12 00 Fase 275 V 15 OVR 1N 15 275 2 CTB 8139 12 R 04 00 + Neutro 40 OVR 1N 40 275 2 CTB 8139 12 R 03 00 65 OVR 1N 65 275 2 CTB 8139 12 R 06 00 OVR 1N 65 275 s 2 CTB 8139 12 R 07 00 Trifásico 275 V 15 OVR 3N 15 275 2 CTB 8139 13 R 04 00 + Neutro 40 OVR 3N 40 275 2 CTB 8139 13 R 03 00 65 OVR 3N 65 275 2 CTB 8139 13 R 06 00 OVR 3N 65 275 s 2 CTB 8139 13 R 07 00 Unipolar 440 V 15 OVR 15 440 2 CTB 8138 11 R 04 00 40 OVR 40 440 2 CTB 8138 11 R 03 00 OVR 40 440 s 2 CTB 8138 11 R 09 00 65 OVR 65 440 2 CTB 8138 11 R 02 00 OVR 65 440 s 2 CTB 8138 11 R 01 00 100 OVR 100 440 s 2 CTB 8138 11 R 11 00

Mono bloco - Tipo III (Classe III teste)

U_c kA Descrição Código

Fase 275 V 10 OVR 1N 10 275 2 CTB 8139 12 R 10 00 + Neutro

Trifásico 275 V 10 OVR 3N 10 275 2 CTB 8139 13 R 10 00 + Neutro

Substituição do Cartucho

Uc kA Descrição Código

275 V 15 OVR 15 275 C 2 CTB 8138 54 R 12 00 OVR 15 275 s C 2 CTB 8138 54 R 11 00 40 OVR 40 275 C 2 CTB 8138 54 R 10 00 OVR 40 275 s C 2 CTB 8138 54 R 09 00 65 OVR 65 275 C 2 CTB 8138 54 R 08 00 OVR 65 275 s C 2 CTB 8138 54 R 07 00 440 V 15 OVR 15 440 C 2 CTB 8138 54 R 06 00 OVR 15 440 s C 2 CTB 8138 54 R 05 00 40 OVR 40 440 C 2 CTB 8138 54 R 04 00 OVR 40 440 s C 2 CTB 8138 54 R 03 00 65 OVR 65 440 C 2 CTB 8138 54 R 02 00 OVR 65 440 s C 2 CTB 8138 54 R 01 00

Neutro OVR 65 N C 2 CTB 8138 54 R 00 00

Linhas telefónicas

kA Descrição Código

10 OVR TC 06 V 2 CTB 8138 14 R 01 00 OVR TC 12 V 2 CTB 8138 14 R 02 00 OVR TC 24 V 2 CTB 8138 14 R 03 00 OVR TC 48 V 2 CTB 8138 14 R 04 00 OVR TC 200 V 2 CTB 8138 14 R 05 00 OVR TC 200 FR 2 CTB 8138 14 R 00 00

Kit de vigilância óptica

Uc Descrição Código

230 V OVR SIGN 2 CTB 8138 15 R 00 00

Devido à possibilidade de evolução das normas, assim como dos materiais, as características e dimensões especificadas neste catálogo só podem ser consideradas vinculativas depois da

confirmação da ABB. 77 ATAP 0501 Ct

ABB, S.A.

Vendas Sul

Estrada do Casal do Canas - Edificio ABB 2720 - 092 AMADORA

Telef. 21 425 60 00 Fax. 21 425 63 54 / 90 www.abb.pt

ABB, S.A.

Vendas Norte

Rua da Aldeia Nova, s/n 4455 - 413 PERAFITA Telef. 22 999 25 00 Fax. 22 999 26 50 www.abb.pt