Sobretensões Temporárias e a suportabilidade dos Para-Raios HVEX

Sobretensões temporárias e a suportabilidade dos para-raios

Uma das ameaças mais desafiadoras para as redes elétricas é a ocorrência de sobretensões temporárias, que podem causar danos substanciais aos sistemas elétricos e exigem soluções sofisticadas de proteção. Neste artigo, exploraremos em detalhes o que são sobretensões temporárias, suas causas e efeitos, bem como a importância da suportabilidade dos para-raios na mitigação dessas ameaças.
Tempo de leitura: 5 min

Sobretensões temporárias: compreendendo a ameaça

As sobretensões temporárias, como o nome sugere, são picos momentâneos na tensão elétrica de uma rede. Essas perturbações podem ser desencadeadas por uma variedade de eventos, incluindo:

  • 1. Rejeições de Carga: Quando uma carga elétrica é desconectada abruptamente, uma sobretensão temporária pode ocorrer. Esse fenômeno é comum em sistemas elétricos devido a interrupções de carga planejadas ou não.

  • 2. Curtos-Circuitos Monofásicos: Falhas em um dos condutores de uma rede elétrica podem resultar em sobretensões momentâneas, que se propagam pela rede em busca de aterramento.

  • 3. Ferrorressonância: Esse fenômeno complexo ocorre quando a energia armazenada em um transformador é liberada de forma oscilatória, gerando picos de tensão significativos.

  • 4. Descargas Atmosféricas: A ocorrência de raios que atingem estruturas elétricas ou linhas de transmissão pode induzir sobretensões perigosas.

Sobretensões oscilatórias e fracamente amortecidas: uma análise profunda

Uma característica distintiva das sobretensões temporárias é sua natureza oscilatória e falta de amortecimento adequado.

Isso significa que, após o evento inicial que causou a sobretensão, as oscilações na tensão elétrica continuam a ocorrer por um período prolongado.

Essas características oscilatória e fracamente amortecida pode criar condições de estresse extremo para os componentes elétricos, especialmente para aqueles sensíveis a variações de tensão.

As sobretensões oscilatórias são particularmente desafiadoras devido à sua persistência, e a falta de amortecimento adequado as torna mais difíceis de controlar. Como resultado, é essencial implementar medidas eficazes de proteção e mitigação para evitar danos aos sistemas elétricos e manter a confiabilidade da rede.

Para-raios: guardiões contra sobretensões temporárias

Uma das principais linhas de defesa contra sobretensões temporárias são os para-raios. Esses dispositivos são projetados para desviar com segurança a energia das sobretensões, advindas de descargas atmosféricas, para o solo, protegendo assim os equipamentos e sistemas elétricos sensíveis. A eficácia dos para-raios é um fator crítico na proteção das redes elétricas.

Suportabilidade dos para-raios

A suportabilidade dos para-raios é um aspecto crucial a ser considerado. Essa característica refere-se à capacidade dos para-raios de absorver e dissipar a energia de uma sobretensão sem falhar.

Uma categoria notável de para-raios é a que utiliza óxido de zinco (ZnO) como componente-chave. Os para-raios à base de ZnO são amplamente reconhecidos por sua eficácia na proteção contra sobretensões, graças à sua capacidade de dissipar o calor gerado durante uma sobretensão prolongada. Isso é fundamental para manter a funcionalidade do para-raios e garantir a proteção contínua das redes elétricas.

Solicitações dielétricas e capacidade térmica

A importância das solicitações dielétricas fase-terra ou fase-fase em relação à capacidade térmica dos para-raios de ZnO não pode ser subestimada. As solicitações dielétricas representam o estudo das oscilações de tensão que ocorrem após eventos como rejeições de carga, curtos-circuitos monofásicos, descargas atmosféricas e ferrorressonância. Essas oscilações têm um impacto direto na capacidade térmica dos para-raios à base de ZnO.

A capacidade térmica dos para-raios de ZnO é fundamental para sua eficácia. Ela determina a quantidade de calor que o para-raios pode dissipar de forma segura durante uma sobretensão prolongada. Quando as solicitações dielétricas resultam em sobretensões oscilatórias e fracamente amortecidas, a capacidade térmica dos para-raios de ZnO desempenha um papel crítico em garantir a estabilidade do sistema elétrico.

Determinação da capacidade térmica dos para-raios ZnO

A avaliação da capacidade térmica dos para-raios de ZnO é um processo complexo e crucial. Envolve uma análise detalhada do design do dispositivo, suas propriedades físicas, materiais e sua capacidade de gerenciamento de calor. Compreender como esses para-raios respondem aos distúrbios de tensão resultantes das solicitações dielétricas é essencial para garantir sua capacidade de proteger eficazmente as redes elétricas.

Projeto SPDA

Projeto de SPDA (Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas) diz respeito ao estudo, análise, cálculo, desenvolvimento e instalação de dispositivos que têm por função captar e escoar a energia proveniente de descargas elétricas para a terra, de maneira segura e confiável.

Este estudo consiste em, através de um dos métodos validados (ângulo de proteção, esferas ou malhas), determinar a forma do para raio (haste ou malha), o material, a altura e a distribuição destes dispositivos, como quantidade e distância; para que, uma determinada área de abrangência permaneça segura quanto às interações da descarga atmosférica e seus efeitos prejudiciais.

Cabo Guarda

Especificamente nas Linhas de Transmissão, há a presença de “cabo guarda” utilizado como proteção como descargas atmosféricas, localizando-se acima dos condutores de fase, sendo o ponto mais provável para a descarga atmosférica atingir; suas ligações com as torres de transmissão garantem um correto e seguro escoamento da energia proveniente da descarga para a terra.

Cabo OPGW

O cabo OPGW é um tipo de cabo guarda que aproveita a necessidade da instalação de um cabo guarda, e o espaço que este cabo guarda ocupa e desloca, e integra a este cabo uma camada de cabo para comunicação por meio de fibra ótica, ou seja, temos um cabo único que protege as linhas de transmissão e seus entornos contra descargas atmosféricas e transmite dados de comunicação via fibra ótica.

Garantindo a proteção das redes elétricas

Em resumo, as sobretensões temporárias representam uma ameaça constante para as redes elétricas, e a natureza oscilatória e fracamente amortecida dessas perturbações as torna particularmente desafiadoras de lidar. A suportabilidade dos para-raios, especialmente daqueles à base de ZnO, desempenha um papel crítico na proteção das redes elétricas contra essas ameaças.

A compreensão das solicitações dielétricas fase-terra ou fase-fase é fundamental para avaliar a capacidade térmica dos para-raios ZnO e garantir que eles possam dissipar o calor gerado durante sobretensões prolongadas. 

A proteção das redes elétricas é uma tarefa complexa, mas essencial para manter a confiabilidade e a segurança do fornecimento de energia elétrica. O estudo contínuo desses fenômenos e a implementação de medidas de proteção adequadas são imperativos para enfrentar os desafios do setor elétrico em constante evolução.

HVEX: Liderança e pioneirismo!

A Hvex é pioneira na criação do Gerador de Impulso, uma solução exclusiva que a coloca como a única fabricante nacional desse equipamento. Este dispositivo é projetado para emular surtos de tensão e corrente, bem como descargas atmosféricas comuns, proporcionando condições ideais para testes impulsivos. Esses testes avaliam a suportabilidade dielétrica de materiais e equipamentos, permitindo classificá-los quanto à confiabilidade e aplicação segura no sistema elétrico.

O Gerador de Impulso funciona amplificando o potencial e entregando-o de forma impulsiva, seja em termos de tensão ou corrente, ao corpo de prova submetido ao teste. Uma característica fundamental é o software supervisório exclusivo, o HVEX LIAS, que gerencia de maneira intuitiva o funcionamento desses dispositivos. Além disso, o software é capaz de gerar automaticamente relatórios técnicos em formatos .pdf e .doc.

Os Geradores de Impulso da Hvex se dividem em duas categorias:

  • Gerador de Impulso de Tensão: Este dispositivo é equipado com circuitos amplificadores, resistências e divisores projetados para injetar tensão seguindo uma função impulsiva nos terminais onde o corpo de prova é conectado. Os Geradores de Impulso HVEX são projetados sob medida para atender às necessidades de cada cliente e podem ser aplicados de acordo com normas como IEC 60060, NBR 61083, NBR 6939, NBR 5356 e NBR 5440. Eles são ideais para testes em transformadores (transmissão, distribuição, proteção e medição), isoladores, cabos, buchas, terminações, disjuntores, capacitores, reatores, para-raios, DPS (Dispositivos de Proteção contra Surtos) e outros componentes elétricos.

  • Gerador de Impulso de Corrente: Este equipamento injeta uma função impulsiva em formato de corrente. A principal diferença em relação ao Gerador de Impulso de Tensão está na organização das resistências dos divisores. Isso permite priorizar a tensão ou corrente à qual o objeto é submetido. O sistema de teste de correntes impulsivas da Hvex consegue gerar até 200kA, com tensão residual de até 100kV, seguindo normas como IEC 60060, IEC 60099-4, IEC 62305-1, IEC 61643 – 11 e NBR 6939. Sua estrutura compacta, com configuração de reatores que permite gerar impulsos de corrente de longa duração e exponencial, pode ser personalizada para atender aos requisitos específicos de teste de cada cliente. Aplicações incluem testes em para-raios, varistores, dispositivos EMP (Eletromagnetic Pulse) e NEMP (Nuclear Electromagnetic Pulse), disjuntores, DPS, veículos (carros, ônibus, caminhões, trens, aeronaves), geradores eólicos, geradores fotovoltaicos e pesquisa.

  • Gerador de Impulso Portátil: Este equipamento possui o mesmo princípio de funcionamento do Gerador de Impulso de Tensão, mas em uma escala reduzida. Isso implica em uma limitação na potência do dispositivo, porém, torna-o altamente versátil e de fácil transporte. É possível carregá-lo em uma caminhonete, por exemplo, para atender às demandas específicas de testes no campo.

A Hvex continua a liderar o caminho na inovação e no avanço tecnológico no setor elétrico, fornecendo soluções de alta qualidade para clientes em todo o espectro das transmissoras, geradoras e comercializadoras de energia.

Sobre o autor:

Bruna Maia
Formada em Jornalismo pelo Centro Universitário Teresa D’ávila (UNIFATEA) e social media designer.

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