Atualmente no Brasil, não temos uma norma da ABNT específica para proteção contra descargas atmosféricas voltada para subestações de alta tensão. Então como podemos fazer essa proteção em pátios de subestação de alta tensão?
A resposta dessa pergunta vai depender de qual método vamos utilizar e quais normas serão consultadas como base teórica no desenvolvimento do projeto.
Podemos nos basear na norma brasileira ABNT NBR 5419 e/ou na norma estrangeira IEEE STD 998. Ambas as normas trazem o método de Franklin, método das malhas e o método da esfera rolante, que é uma extensão do método de Franklin.
Neste artigo vamos focar no método da esfera rolante. Escolhido o método que iremos utilizar, podemos fazer de acordo com ambas as normas.
No subsistema de captação utilizamos no caso de pátio da subestação de alta tensão mastros de 3(três) metros instalados no topo dos pórticos da subestação, o que garante posicionamentos estratégicos ao subsistema de captação, caso verificado que alguma área está fora da zona de proteção, fará necessário a instalação de mastros extras, essa verificação é dada com a aplicação do método utilizado.
O método da esfera rolante consiste no rolamento de uma esfera fictícia sobre a instalação e para que a mesma esteja protegida a esfera não pode ter contato direto com a instalação em nenhuma direção/sentido.
Para aplicação do método em questão devemos através da classe de SPDA (obtida no gerenciamento de risco realizado anteriormente), definir o raio da esfera rolante imaginária, a norma ABNT NBR 5419 nos trás uma tabela com esses raios pré-definidos como mostrado na figura 3.
A norma IEEE Std 998 não segue uma tabela pré-definida como a norma brasileira, ela leva em consideração alguns fatores a mais como nível básico de impulso atmosférico e a impedância no condutor na presença de uma corrente de pico para calcular a corrente de pico mínima como descreve a equação a seguir.
Onde:
BIL: nível básico de impulso atmosférico da subestação [kV];
Zs: impedância que surge no condutor na presença da corrente de pico [Ohms].
A impedância calculamos de acordo com a seguinte equação:
Sendo:
Rc: raio do corona [m];
h: altura do cabo para raios
Vc: nível básico de impulso atmosférico – BIL [kV];
Eo: limite do gradiente do corona [1500kV/m];
r: raio do condutor para-raios [m].
De posse dessas equações podemos calcular o raio da esfera rolante pela equação:
Um sistema de SPDA eficiente deve contemplar parâmetros das descargas atmosféricas e raios da esfera rolante adequados, e quanto mais informações forem levadas em conta maior será a confiabilidade do sistema. Diante disto podemos afirmar que o método da norma IEEE Std. 998 confere maior confiabilidade se tratando de subestações de alta tensão por considerar mais informações e principalmente parâmetros inerentes a instalação.
Referências Bibliográficas:
– ABNT NBR 5419 – PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
– IEEE Std. 998 – IEEE Guide for Direct Lightning Stroke Shielding of Substations
Equipe Mesh Engenharia
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