Proteção contra surto em distribuições principais de energia A instalação incorreta de uma proteção contra surto representa um risco de responsabilidade para o projetista e o construtor do sistema de dispositivos de chaveamento. Os cabos de conexão muito longos geralmente causam problemas. Saiba mais sobre a instalação correta e como pode respeitar o comprimento de cabo exigido.

Em grandes instalações elétricas, a alimentação se efetua frequentemente através de uma infraestrutura própria. Do lado da baixa tensão está instalada uma distribuição principal de energia com disjuntor até 7.000 A. Também nestas distribuições tem de ser prevista uma proteção contra surto conforme DIN VDE 0100-443.

Em distribuições de energia com alimentação por baixo e sistema de barramento em cima ou no centro, geralmente a proteção contra surto é montada acima do disjuntor. Nesse local existe no campo de alimentação muito espaço para o dispositivo de proteção contra surtos e para um fusível de entrada necessário.

Os cabos de conexão para a proteção contra surto se tornam muito compridos devido às grandes distâncias. Tal acontece automaticamente através dos caminhos desde os barramentos montados em cima ou ao centro com L1, L2 e L3 e dos trilhos posicionados em baixo para PE, N ou PEN. Isto não é somente uma imperfeição: cabos muito compridos aumentam o nível de proteção eficaz no sistema de dispositivos de chaveamento para um valor que deixa de ser suficiente.

2. Avaliação do nível de proteção eficaz

Especialmente em grandes sistemas de dispositivos de chaveamento, nem sempre é fácil respeitar comprimentos de cabo inferiores a 0,5 m.
Alternativamente, você também pode avaliar individualmente o nível de proteção eficaz na instalação. Isto parece ser complicado, mas não tem de ser. No caso de grandes sistemas de dispositivos de chaveamento, este caminho é até recomendável.
Para avaliar o nível de proteção eficaz, você tem de conhecer e compreender o objetivo de proteção. O objetivo de proteção está claramente definido: para garantir uma proteção suficiente do equipamento, o nível de proteção U_p entre os condutores e o condutor de proteção nunca pode ser superior à tensão de impulso nominal U_w necessária do equipamento a proteger.
Esta formulação desajeitada significa apenas que a tensão entre os condutores ativos e o condutor de proteção nunca pode ser superior à resistência de isolamento ou à rigidez dielétrica do equipamento utilizado. Isto também inclui o quadro de comando.
A rigidez dielétrica do equipamento é definida pela tensão de impulso nominal U_w. Para esse efeito, os dispositivos estão divididos em categorias de sobretensão.

Isto significa que para a instalação elétrica você somente tem de garantir que o nível de proteção eficaz permanece inferior à tensão de impulso nominal U_w.

E isto não é muito difícil. Em uma distribuição principal de energia maior, todos os equipamentos correspondem geralmente à categoria de sobretensão III, em parte, até à categoria IV. Dessa forma, os equipamentos em redes de 400 V possuem rigidez dielétrica até 4 kV ou 6 kV.

3. Queda de tensão dos cabos de conexão

Em um condutor instalado em linha reta e com 1 m de comprimento, um pico de corrente de 10 kA (10/350 µs) cria uma queda de tensão de aproximadamente 1 kV. Os dispositivos de proteção contra surtos nem sempre são conectados com cabos. Em grandes sistemas de dispositivos de chaveamento é habitual a montagem de barramentos de cobre. Devido à sua forma geométrica, os barramentos possuem uma indutância inferior a cabos.

O efeito da forma geométrica sobre a indutância também ocorre em placas de montagem. Uma placa de montagem tem uma indutância significativamente menor que um cabo e, deste modo, cria uma queda de tensão bastante inferior devido a um pico de corrente. Mas cuidado: você não deve negligenciar a queda de tensão através da placa de montagem e considere as conexões à placa de montagem.

O fator determinante para a queda de tensão através de um cabo de conexão é a alteração de corrente di/dt. Com um pico de corrente de 10 kA (10/350 µs), em um condutor instalado em linha reta e com 1 m de comprimento, a queda de tensão é de aproximadamente 1 kV. No entanto, em grandes sistemas de dispositivos de chaveamento estão frequentemente montados dispositivos de proteção contra surtos tipo 1 com uma capacidade de descarga de 25 kA por cada polo e uma soma de até 100 kA – portanto 10 vezes mais do que o valor de 10 kA mencionado nas normas. E 10 vezes mais di/dt cria 10 vezes mais queda de tensão. Assim, 1 kV se transformam rapidamente em 10 kV.

Não devem ser subestimados os trajetos de cabo desde e até o fusível de entrada. Além disso, um fusível de entrada também é respectivamente dimensionado para um dispositivo de proteção contra surtos de tipo 1. Para suportar de forma segura um pico de corrente nominal de 25 kA por polo, um fusível NH tem de ser de 315 A. Tal só possível com, no mínimo, fusíveis NH2, que têm um tamanho considerável e necessitam de um espaço correspondente no quadro de comando.

Como descrito, ao nível de proteção real do Surge Protection Device (SPD; dispositivo de proteção contra surtos) é necessário adicionar as tensões parciais de todas as peças conectadas entre o condutor externo, o ponto de conexão A e o condutor de proteção, ponto de conexão B.

Realizamos o cálculo nos três seguintes exemplos.

A queda de tensão através dos respectivos cabos foi assumida da tabela "Queda de tensão dependendo da geometria".

Vantagens da instalação com FLT-SEC-H Comparação com uma instalação com fusível de entrada separado

• Até 80 % mais espaço no quadro de comando
• Trajetos de cabo mais curtos, para um baixo nível de proteção
• Teste seguro da instalação graças a módulos de proteção plugáveis