Proteção contra sobretensão em distribuições de energia principais Uma proteção contra sobretensão incorretamente instalada representa um risco de responsabilidade para o planificador e o instalador da instalação de distribuição elétrica. Os cabos de ligação demasiado compridos dão frequentemente origem a problemas. Informe-se sobre a instalação correta e como pode dispor os comprimentos de cabo necessários.

Em sistemas elétricos grandes, a alimentação é frequentemente realizada através de um único transformador. Do lado de baixa tensão está instalada uma distribuição de energia principal com um disjuntor até 7.000 A. Também nestas distribuições tem de estar montada uma proteção contra sobretensão de acordo com DIN VDE 0100-443.

Em distribuições de energia com alimentação a partir de baixo e sistema de barramento em cima ou ao centro, a proteção contra sobretensão é geralmente instalada acima do disjuntor. Há aqui muito espaço no campo de alimentação para o equipamento de proteção contra sobretensões transitórias e um fusível de backup necessário.

Os cabos de ligação para a proteção contra sobretensão são então muito compridos devido às grandes distâncias. Tal acontece automaticamente devido aos trajetos dos barramentos superiores ou médios integrados com L1, L2 e L3 e as barras posicionadas em baixo para PE, N ou PEN. Isso não é só um pequeno pormenor: os cabos demasiado longos aumentam o nível de proteção eficaz na instalação de distribuição elétrica para um nível insuficiente.

2. Avaliação do nível de proteção eficaz

Nem sempre é fácil manter comprimentos de cabo inferiores a 0,5 m, principalmente em grandes instalações de distribuição elétrica.
Como alternativa, pode também avaliar individualmente o nível de proteção eficaz na instalação. Parece complicado, mas não tem de o ser. Para grandes instalações de distribuição elétrica, esta é de facto a solução recomendada.
Para uma avaliação do nível de proteção eficaz, tem de conhecer e compreender o objetivo da proteção. O objetivo da proteção é claramente definido: para assegurar uma proteção suficiente do equipamento, o nível de proteção U_p entre os condutores ativos e o condutor de proteção não pode, em circunstância alguma, exceder a tensão nominal da sobretensão necessária U_w do equipamento que se pretender proteger.
Vamos então simplificar: a tensão entre os condutores ativos e o condutor de proteção nunca pode ser maior do que a capacidade de isolamento ou a resistência dielétrica do equipamento utilizado. Tal também inclui o quadro de comando.
A resistência dielétrica do equipamento é definida pela tensão nominal da sobretensão U_w. Para tal, os equipamentos são agrupados em categorias de sobretensão.

Para a instalação elétrica, só tem de assegurar que o nível de proteção eficaz é inferior à tensão nominal da sobretensão U_w.

O que não é assim tão difícil. Regra geral, numa grande distribuição de energia principal, todos os equipamentos correspondem à categoria de sobretensão III, por vezes até mesmo à categoria IV. Desta forma, os equipamentos em redes de 400 V são resistentes a tensões até 4 kV ou 6 kV.

3. Queda de tensão em cabos de ligação

Um impulso de corrente de 10 kA (10/350 µs) gera uma queda de tensão de aproximadamente 1 kV num condutor reto com 1 m de comprimento. Os dispositivos de proteção contra sobretensões transitórias não são sempre ligados com cabos. Em grandes instalações de distribuição elétrica, é comum a montagem de barras de cobre. Devido à sua forma geométrica, as barras têm uma indutância menor do que os cabos.

O efeito da forma geométrica na indutância ocorre também em placas de montagem. Uma placa de montagem tem uma indutância significativamente inferior à de um cabo e gera, assim, uma queda de tensão significativamente mais baixa aquando de um impulso de corrente. Mas cuidado: não ignore a queda de tensão na placa de montagem e tenha em consideração as ligações para a placa de montagem.

A alteração de corrente di/dt é decisiva para a queda de tensão ao longo de um cabo de ligação. Para um impulso de corrente de 10 kA (10/350 µs), a queda de tensão num condutor reto com 1 m de comprimento é aproximadamente 1 kV. No entanto, em grandes instalações de distribuição elétrica, são frequentemente montados dispositivos de proteção contra sobretensões transitórias do tipo 1 com uma capacidade de descarga de 25 kA por polo e até 100 kA no total. Ou seja, 10 vezes mais do que os 10 kA mencionados nos textos normativos. E uma di/dt 10 vezes superior gera uma queda de tensão 10 vezes superior. Assim, 1 kV transforma-se rapidamente em 10 kV.

Os trajetos dos cabos de e para o fusível de backup não devem ser desvalorizados. Além disso, um fusível de backup para um dispositivo de proteção contra sobretensões transitórias do tipo 1 é também grande. Para poder conduzir o impulso de corrente nominal de 25 kA por polo em segurança e sem disparar, um fusível NH de 315 A tem de ser grande. Tal só possível com, no mínimo, fusíveis NH2 de dimensões significantes e que requerem um respetivo espaço no quadro de comando.

Como descrito, as tensões parciais de todos os componentes de ligação entre o condutor externo, ponto de ligação A e o condutor de proteção, ponto de ligação B, têm de ser somadas ao nível de proteção real do dispositivo de proteção contra sobretensões transitórias (SPD).

Realizámos o cálculo com base nos seguintes três exemplos.

A queda de tensão nos cabos correspondentes foi retirada da tabela "Queda de tensão em função da geometria".

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

• Até 80 % mais espaço no quadro de comando
• Cabos mais curtos para um nível de proteção mais baixo
• Verificação segura da instalação graças a módulos de proteção encaixáveis