Redes de Distribuição - Aula 14: Para-raios

o Olá pessoal bem-vindos à aula número 14 do nosso curso de rede de distribuição na hora de hoje nós vamos continuar falando sobre os principais equipamentos utilizados no sistema de distribuição e hoje especificamente sobre os para-raios também conhecidos com supressores de surto e E aí [Música] e os para-raios ou supressores de surto atuam na proteção de Equipamentos elétricos contra sobretensões você sobretensões podem ser provocadas por descargas atmosféricas ou por manobras na rede elétrica então é o sistema elétrico ele tá susceptível a sobre a tensões que podem ser de valores muitas vezes maior do que aquela

tensão nominal de operação do equipamento como nós já vemos já estamos falando em durante várias aulas né o nível de tensão é o que determina a isolação dos equipamentos nas distâncias o tipo de isolamento será utilizada contudo esse equipamento ele pode estar sujeito a uma tensão bem maior do que aquela para a qual foi Projetada sua tensão nominal então é necessário que haja uma proteção para esses equipamentos E se eles forem submetidas as valores simétricos a valores de sobretensão muito maior do que para aquelas que que sua classe isolamento suporta acontecerá os arcos elétricos na

ver a ruptura agricultura de elétrica do ar e isso vai causar um curto-circuito no sistema então o equipamento que promove essa proteção é justamente o pára-raios ou supressores de surto tá a principal função f limitar o nível de tensão nos equipamentos evitando que os mesmos sofreram sobretensões inadequadas a sua operação exatamente o que nós falamos tá bom bom então são dispositivos que ficam ligados em paralelo ao equipamento a ser protegido sempre entre fase e Terra Aqui nós temos uma ilustração né Por exemplo um caso de um para-raios que vai proteger um transformador Então esse pára-raio

ele tem que ficar conectado em paralelo com a fase e a terra no caso em que ocorreu um surto de tensão vai vir aqui um valor de uma sobretensão a onda né de um surto de tensão muito elevado ele vai descarregar esse valor aqui de corrente para terra né pra terra e vai imitar atenção que aparece aqui em seus terminais a um valor de tensão que ainda é maior do que a tensão nominal do transformador mas que é suportável suportável pela sua isolação Essa é a ideia básica dos para-raios caso ele é isso aqui essa

onda nessa sobretensão esse surto iria atingir diretamente o equipamento causando que há uma falha na sua isolação haveria um curto-circuito né da fase aqui para Terra danificando o equipamento que então os para-raios ele tem o objetivo de imitar essas sobretensões para que não ocorram é sobre a tensões acima da capacidade de isolamento dos equipamentos é da onde vem essas sobretensões não é sobre tensões a principalmente vende problemas de descargas atmosféricas tá então aqui a gente vê que uma sobretensão atmosférica pode provocar uma tensão de até seis vezes o valor da tensão nominal do sistema Claro

dependendo aí de qual é a tensão nominal do sistema tá considerando sistemas de alta tensão uma sobretensão atmosférica vai causar valores até seis vezes maiores tá lembrando que a sobretensão poder por descarga atmosférica ela pode ocorrer por uma descarga direta na rede elétrica nela descarga que atinge os condutores da rede ou ela pode acontecer por indução a descarga não atinge diretamente a rede mas ela cai próxima nas proximidades da rede elétrica e ali o campo magnético na gera a indução na rede elétrica tá então tem esses dois casos E no caso da rede de distribuição

como ela é uma rede urbana geralmente o que ocorre são descargas atmosféricas que caem próximas a rede e você tem uma indução eletromagnética né de um valor de tensão elevada ali na reta Tá você também pode ter sobre tensões causadas por manobras Esse é um tema que nós não estudamos detalhamento no curso mas quando você faz o chaveamento de um transformador no no instante em que você liga o transformador por exemplo existe um fenômeno chamado em Rush no qual você tem ali uma sobretensão nos transitório no instante de ligação do equipamento nessa sua pretensão ela

também pode chegar aqui a valores e até quatro vezes a tensão nominal tá existem sobretensões temporárias causadas por razões diversas por exemplo se você tiver um excesso de geração sistema elétrico você vai ter valores a Detenção ali no sistema que são pode chegar até duas vezes a tensão nominal do sistema tá então são as razões diversas que podem haver e que todas elas não submeter os equipamentos a valores excessivos de tensão e por isso é necessário que eles estejam protegidos por um para-raio para limitar essa sobre a invenção que eles vão estar submetidos e sobre

o princípio de funcionamento dos para-raios né eles se caracterizam como resistores não lineares por isso eles são chamadas também às vezes de várias cores tá esse tem uma curva tensão corrente não linear apresentando alta impedância em condições normais de operação e baixa impedância na presença de sobretensões Então se a gente voltar aqui para o nosso desenho eu tô dizendo que ele tem alta impedância na em condições normais de operação quer dizer que em condições normais de operação a corrente não vai passar por aqui e vai se comportar quase como se fosse uma chave aberta tá

porque ele tá impedância muito alta só que quando eu tenho sobretensão a impedância dele cai ele vai apresentar a impedância é muito baixa e ele vai se comportar como se fosse uma chave fechada então corrente vai passar por aqui tá essa que é a grande característica dos para-raios eles têm uma resistência e Aqui varia de acordo com o nível de tensão para tensões nominais ele não deixa corrente passar porque tem uma alta resistência para qual a intenção as elevadas ele derrubar sua resistência a estes e cai e ele vai permitir a passagem de corrente elétrica

tá então nós temos aí dois tipos de materiais que são utilizados para a construção desses varistores nós temos o óxido de zinco e nós temos também o carbeto de silício né são dois materiais que apresentam essa que apresentam essa característica de resistência não linear então nós temos aqui a curva de atuação do óxido de zinco tá nós percebemos o que que para valores de tensão nominal aqui que essa tensão aqui de operação contínua que tá abaixo da tensão nominal do para-raios né então você vai ter valores de corrente muito baixo está na hora de miliamperes

isso dentro do sistema É ué é praticamente zero a corrente muito baixo quando essa tensão Sobe aqui para níveis de tensão de manobra ou de surta atmosférico aí você vai ter valores de corrente elevados aqui na ordem dos quilombos pés tá o seja você tem aqui praticamente um circuito aberto e aqui você tem um circuito fechado no caso do carbeto de silício essa característica é um pouco diferente tá ele apresenta uma tensão de operação na tensão de operação contínua ele tá apresenta um alto valor de corrente aqui tá que é obviamente aumenta para tensões de

surta atmosférico mas ainda sempre ele tem um valor de tensão valor de corrente aqui para a tensão de operação muito alta portanto é necessário que haja um outro mecanismo que interrompa essa corrente aqui que nós vamos estudá-lo daqui a pouco ok é bom aqui o aspecto com relação aos aspectos construtivos do carbeto de silício do do para-raios a base de carbeto de silício ele é dito ele tem essa estrutura aqui então você tem um corpo de que pode ser de porcelana ou polímero esse caso aqui é um corpo de polímero mas pode ser porcelana também

internamente você vai ter aqui um terminal para conectar a fase né terminal de fase aí esse terminal ele vai ficar aqui conectado a uma mola de compressão a mola metálica é esse depois da mola você vai ter aqui centelhadores que é que sai centelhadores eles são condutores que ficam distância distanciadas por um GAP de ar muito pequeno esse GAP mas que em uma tensão de operação normal esse GAP ele não permite a passagem de corrente elétrica ou seja um zoom e vamo isolamento aqui de um lado para o outro tá só que quando ocorre a

sobretensão esse espaço do GAP aqui é insuficiente para isolar sobre atenção portanto haverá um arco elétrico e haverá condução de corrente aqui por esse GAP uma vez que a condição do corrente ele vai chegar aqui nas pastilhas de carbeto de silício né que são os resistores não lineares e aqui é que vai haver então a dissipação da energia né que vai descer aqui para o condutor terminal de terra assim que funciona portanto esse GAP é justamente o que permite a não circulação de corrente no nos nos resistores não lineares durante a tensão de operação nominal

né porque o GAP ele isola para a tensão de operação nominal e ele vai sofrer um pequeno arco elétrico aqui quando houver e sobretensões e vai conduzir então Portanto o isolamento e fica por conta do Gueto existe ainda um dispositivo de segurança aqui no pára-raio que é chamada desligador automático tá a gente consegue ver aqui também em preto o que que é o desligador automático ele é uma um resistor conectado aqui a saída né o terminal terra do para-raios esse resistor ele tem uma característica que é o seguinte caso ele opere durante muito tempo com

a corrente de um valor elevado ou seja se houver uma fuga de corrente aqui no pára-raio para Terra durante um determinado período de tempo esse resistor vai explodir né devido a o efeito térmico ele é muito sensível ao efeito térmico devido ao efeito de aula e nele ele vai explodir quando eles flodden e você fica sem contato né entre a fase e a terra portanto e tira de operação o para-raios portanto esse resistor é um dispositivo de proteção quando houver alguma falha aqui vamos supor que se Gabi passa a conduzir em tensão nominal então haverá

uma circulação de corrente é que continuou por ou por esse resistor e depois de um tempo esses tu vai explodir devido ao efeito térmico nele e aí eu o para-raio vai sair de operação né você perde a a proteção do para-raios Mas aí você evita que haja né praticamente um curto-circuito entre fase e Terra tá e uma vantagem também é que quando ele explode você percebe visualmente que o equipamento está danificado né como esse para-raios ele geralmente ficam pendurados em Postes Então você consegue ver do solo que o para-raio tá danificado E então você faz

a troca do equipamento que esse o aspecto construtiva e dos para-raios de carbeto de silício Aqui nós temos alguns exemplos desse tipo de pára-raio conectado aqui na rede de média tensão eles geralmente vão estar conectados ao primário dos transformadores de distribuição transformador de distribuição é o equipamento mais caro da rede primária Portanto ele sempre estará protegido por um para-raio tá sempre que você viu um transformador de um poste Você pode procurar haverá um para-raios conectado ao primário dele entre a fase e a terra aqui nesse detalhe a gente consegue ver bem né ele está conectado

entre os terminais de fase que ficam aqui na bucha do primário do transformador e a terra né ele conecta aqui no fio terra que é Aterrado junto com a carcaça do transformador e desce aqui no poste para Terra tá e esse é um aplicação do pára-raio de carbeto de silício no sistema elétrico geralmente o os para-raios de carbeto de silício são utilizados apenas em níveis de média tensão para os livros de alta tensão nós temos a predominância dos para-raios de óxido de zinco tá porque ele apresenta características melhores mas ele é um material mais caro

então economicamente ainda é viável a utilização do carbeto de silício em média tensão os aspectos construtivos do para-raios de óxido de zinco em média tensão na Então você tem primeiro de experiência que a gente nota aqui é que não existe mais o centelhador Né não existe mais aquele GAP Então você tem basicamente um corpo de várias cores né vários vários todos conectados aqui e é um bloco de pastilhas de óxido zinco como o óxido zinco apresenta uma característica de não-linearidade bem melhor do que o carbeto de silício sentar dispensado o uso de centelhadores né o

próprio óxido zinco a quem vai fazer aí a impedância do caminho entre fase e Terra ser muito elevado de modo que haverá uma corrente de fuga irrisória para Terra tá e essa é a principal diferença entre a estrutura do para-raios de óxido zinco e do carbeto de silício estão aqui nós temos algumas exemplos de para-raios de óxido de zinco né aplicados aqui em subestação da ele tem também aqui um anel equalizador porque a atenção que vai passar por ele é bastante elevada então para evitar que o efeito Corona muito Severo é colocar os anéis equalizadores

você tem aqui o corpo de porcelana para isolar a fase da terra e aqui nessa coluna você tem basicamente uma coluna de pastilhas de óxido de zinco tá em relação às características de atuação no caso do pára-raio de carbeto de silício você vai ter aqui essa característica né você vai ter uma sobretensão tá uma sobretensão no momento da sobretensão e vai permitir a passagem de corrente elétrica por ele né então vai ter uma corrente elevada indo para Terra depois de um tempo essa corrente diminui Mas ainda tem uma corrente que a gente chama de corrente

subsequente e somente depois de um certo tempo é que essa sobrecorrente essa corrente subsequentes essa tá essa característica de atuação do carboneto de silício né isso porque porque o cabo né Desse ele se ele tem aquela curva que é pouco variável em relação à atenção tá já no caso do óxido zinco você não tem essa corrente subsequente né você tem no momento da sobretensão você vai ter a dissipação de corrente é mas praticamente treinamento essa correntes essa né que quando a corrente vai para Terra a atenção cai e portanto uma doença que a tensão cai

a resistência do óxido zinco aumenta rapidamente e aí você tem a corrente caindo para 0 basicamente tem uma resposta bem melhor de atuação né o para rádio óxido zinco tem uma resposta bem melhor de atuação e são várias vantagens a gente pode citar aqui por exemplo no caso do óxido zinco com a simplicidade de construção que aumenta a sua confiabilidade e Especialmente porque ele não tem aquele centelhador interno é o nível de proteção é bem definido né porque o livro de proteção nesse caso é definido pela própria curva do óxido de zinco não fica com

a dependência do Rap do centelhador é os valores decorrentes subsequente em 60 São desprezíveis com a gente já mostrou anteriormente ele tem uma maior capacidade de absorção de energia e dissipação de calor do que o cabelo de silício e em condições normais apresentam é realmente alta concorrência de fuga na ordem de micro Peres e Pedro de poucos lotes então é um equipamento bem melhor né só que por ser mais caro a sua aplicação ainda se restringe a nível de tensão mais elevada né para utilização na rede primária de distribuição por exemplo predomina ainda o carbeto

de silício ok e com relação à segurança que nós temos que ter cuidado com os para-raios não é o principal problema dos para-raios é quando ele tem uma corrente de fuga permanente constante durante muito tempo né Isso vai fazer com que se dissipe o energia alta nos equipamentos para qual ele não está preparado e isso pode causar a explosão do pára-raio né então uma forma da gente fazer um monitoramento da corrente de fuga do pára-raio é através de inspeções de thermovision com câmeras de thermovision né que ajuda a identificar os pontos quentes causam pára-raio esteja

naquele momento com a corrente de fuga então ele vai estar sobre aquecida e você consegue verificar isso com câmeras térmicas né aqui temos alguns exemplos de inspeção feita com a termo' visão em para-raios ok aqui você percebe a temperatura do corpo do equipamento né Tá menor do que e é aqui tem um ponto quente Então esse aqui são é pontos em que você tem prova mente uma circulação de corrente que significativo na equipamentos em caso contrário ele não estaria com essa temperatura aqui bom então essa foi a nossa aula falamos aí sobre o para-raio a

sua aplicação ao sistema elétrico de distribuição seu princípio de funcionamento principais características espero que vocês tenham compreendido a utilização desse importante equipamento e nos vemos na próxima aula 1 E aí [Música]