Conceito de proteção

Consequências de sobretensões

Representação do conceito de circuito de proteção  

Representação do conceito de circuito de proteção

O conceito de circuito de proteção descreve uma medida completa para a proteção contra sobretensões. Efetue um círculo imaginário ao redor do objeto que pretende proteger. Em todos os pontos onde os cabos passam neste circuito é necessário instalar dispositivos de proteção contra surtos. Na seleção dos dispositivos de proteção devem ser considerados os dados nominais do respectivo circuito de corrente. Assim, a área dentro do circuito de proteção fica protegida, permitindo evitar de forma consistente acoplamentos de sobretensão relacionados com os cabos.

O conceito de circuito de proteção pode ser dividido de forma útil nas seguintes áreas:

  • Fonte de alimentação
  • Tecnologia de medição, comando e regulagem
  • Tecnologia da informação
  • Instalações de transmissão e recepção

Zonas de proteção

Localização de cada zona de proteção no exemplo de uma residência típica  

Localização de cada zona de proteção no exemplo de uma residência típica

Para a instalação de uma proteção eficaz é importante determinar onde se encontram os equipamentos em risco e que influências provocam o risco. Esta figura apresenta uma residência típica e serve para exemplificar e explicar a localização de cada área de proteção.

A abreviatura LPZ significa Lightning Protection Zone e identifica as diferentes zonas de perigo. Aqui se distinguem as seguintes zonas:

  • LPZ 0A (ação direta de raios): designa a zona em risco no exterior do edifício.
  • LPZ 0B (ação direta de raios): designa a zona protegida no exterior do edifício.
  • LPZ 1: designa uma zona no interior do edifício com riscos devido a sobretensões com grande energia.
  • LPZ 2: designa a zona no interior de um edifício com riscos devido a sobretensões com menos energia.
  • LPZ 3: esta zona corre riscos devido a sobretensões e outras influências resultantes dos próprios equipamentos e cabos.

Consequências de correntes de surto em cabos

Formação de tensões de indução em cabos  

Formação de tensões de indução em cabos

A limitação de sobretensão é a derivação de correntes de alta frequência, se tratando de processos transientes. Isto significa que o mais importante não é a resistência ôhmica, mas sim a resistência indutiva.

Conforme a lei de indução, na derivação desse tipo de correntes de surto ao potencial de terra são criadas novas sobretensões entre o ponto de acoplamento e a terra.

u0 = L x di/dt
u0 = tensão induzida em V
L = indutância em Vs/A em H
di = alteração de corrente em A
dt = intervalo de tempo em s

A resistência indutiva apenas pode ser reduzida através do encurtamento do comprimento do cabo ou da ligação em paralelo de trajetos de descarga. Por este motivo, uma compensação de potencial em malha, com a malha o mais junta possível, é a melhor solução técnica para manter a impedância total do trajeto de descarga e, assim, a tensão residual em um valor reduzido.

Compensação de potencial

Sistemas de compensação de potencial  

Sistemas de compensação de potencial

Uma proteção completa somente pode ser alcançada através de um isolamento completo ou através de uma compensação de potencial completa. Mas como um isolamento completo não é possível para muitas aplicações práticas, apenas fica a opção de uma compensação de potencial completa.

Para isso, todas as peças condutoras de eletricidade devem ser conectadas com o sistema de ligação equipotencial. A conexão de cabos condutores de tensão até a compensação de potencial é efetuada através de dispositivos de proteção. Estes se tornam condutores em caso de uma sobretensão e curto-circuitam a sobretensão. Assim, é possível evitar eficazmente os danos por sobretensão.

Os sistemas de compensação de potencial podem ter uma estrutura diferente:

  • Compensação de potencial em linha
  • Compensação de potencial em estrela
  • Compensação de potencial em malha

Aqui, a compensação de potencial em malha é o método mais eficaz, porque todas as peças condutoras de eletricidade passam através de um cabo separado e os cabos adicionais conectam todas as introduções de comando único no trajeto mais curto. Este tipo de compensação de potencial é útil para instalações especialmente sensíveis, como centros de cálculo.

Conceito de proteção em vários níveis para o fonte de alimentação

As medidas necessárias para a proteção de equipamentos e instalações se agrupam em dois ou três níveis, de acordo com a seleção do dispositivo de proteção e das influências ambientais esperadas. Os dispositivos de proteção para cada nível diferem essencialmente pela capacidade de descarga e pelo nível de proteção, de acordo com o nível de proteção a que pertencem.

Conceito de proteção de três níveis com níveis de proteção instalados em separado:

  • Tipo 1: dispositivo de proteção contra raios
    Nível de proteção < 4 kV, local de montagem usual: distribuição principal
  • Tipo 2: dispositivo de proteção contra surtos
    Nível de proteção < 2,5 kV, local de montagem usual: subdistribuição
  • Tipo 3: proteção de equipamentos
    Nível de proteção < 1,5 kV, local de montagem usual: antes do equipamento final

Os níveis de proteção 1 e 2 também podem ser realizados em um protetor contra raios e surtos combinado tipo 1+2. Este dispositivo de proteção cumpre as demandas dos dispositivos de proteção dos tipos 1 e 2. A principal vantagem é a fácil instalação. Também não é necessário considerar condições de instalação especiais.

Conceito de proteção de três níveis com protetor contra raios e surtos combinado tipo 1/2 e dispositivo de proteção tipo 3 em separado:

  • Protetor contra raios e surtos combinado tipo 1+2
    Nível de proteção < 2,5 kV, local de montagem usual: distribuição principal
  • Tipo 3: proteção de equipamentos
    Nível de proteção < 1,5 kV, local de montagem usual: antes do equipamento final

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