DPS classe I de 12,5 kA, 25 kA ou 50 kA, qual devo escolher?

A coluna anterior mostrou que um dispositivo de proteção contra surtos (DPS) classe I é obrigatório quando há um sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) instalado ou a necessidade foi estabelecida na análise de risco, conforme NBR 5419. Além disso, apresentou que um DPS classe I é testado na forma de onda 10/350µs, como definir sua tecnologia (varistor ou centelhador) e o parâmetro U_p. Nesta trataremos da definição do parâmetro corrente impulsiva (I_imp).

O parâmetro I_imp na etiqueta do DPS, conforme exemplificado na Figura 1, é um dos indicativos de que ele pertence à classe I. Quando a representação do DPS inclui apenas o parâmetro In, trata-se de um DPS classe II, e não é adequado para ser utilizado na entrada da linha elétrica quando há um SPDA ou quando a análise de risco determina a necessidade de um DPS classe I. Tipicamente, o parâmetro I_imp é acompanhado da indicação ‘T1′ ou da expressão ’10/350’, que também indicam que o DPS pertence à classe I.

O valor adequado do parâmetro I_imp do DPS classe I deve ser definido através do cálculo da corrente impulsiva esperada no condutor da linha elétrica considerada. Essa corrente impulsiva dependerá da fonte de dano S1 – descarga direta na estrutura – ou S3 – descarga direta na linha. As descargas S1 e S3 são definidas pela NBR 5419 em três valores que são associadas ao nível de proteção (NP) definidos na análise de risco, conforme Parte 2 desta Norma. Isso leva ao entendimento que é impossível definir o valor do parâmetro I_imp do DPS sem a realização da análise de risco.

No caso da necessidade ou existência de um SPDA, o NP que irá definir a corrente I_imp deve, no mínimo, ser igual ao NP do SPDA. Se não houver SPDA, mas a análise de risco definir a necessidade de DPS classe I nas entradas das linhas elétricas, o NP será definido no controle do risco de perda nessa análise.

Figura 2 – Trecho da Tabela 3 da Parte 1 da ABNT NBR 5419

Na tabela 3 da Parte 1 da ABNT NBR 5419, conforme figura 2, há os valores de corrente impulsiva do primeiro impulso positivo que deverão ser utilizados, em função de NP, como a corrente total injetada na estrutura (S1) que após as divisões a saber, resultarão no valor de corrente (I_imp) que sobrarão para o DPS classe I.

A divisão da corrente impulsiva total (S1) é estabelecida por dois métodos apresentados na Parte 1 da NBR 5419. O mais simples e conservador, resultando em um valor mais seguro, no caso da linha de energia, consiste na divisão da corrente total (100%) pela metade. A corrente total injetada na captação do SPDA é conduzida pelas descidas até o eletrodo de aterramento. Nesse ponto, uma das metades (50%), será injetada no solo e a outra, irá percorrer o caminho pelo do eletrodo de aterramento, passando pelo BEP – barramento de equipotencialização principal -, conduzida pelo DPS e por fim a saída da estrutura pela linha elétrica que chega, conforme figura 3.

Figura 3 – Divisão de corrente no DPS na entrada da linha de energia

Metade da corrente que passará pelo DPS pode ser distribuída entre os condutores que compõem a linha elétrica de forma conservadora. Se a linha consistir em dois condutores (monofásico: fase e PEN), cada condutor conduzirá 25% do total injetado na estrutura (S1) para fora dela. Por exemplo, se a análise de risco exigir um SPDA com NP I e uma corrente total de 200kA, cada condutor conduzirá 50kA de corrente impulsiva para fora da estrutura. Portanto, o DPS nesse caso, responsável pela ligação equipotencial indireta no condutor fase, deve ter uma corrente I_imp ≥ 50kA especificada em sua configuração. Por outro lado, se o SPDA for NP IV (S1 = 100kA) e a linha for composta por cinco condutores (trifásico: 3 fases + neutro + PE), a corrente impulsiva por condutor será de 20% da corrente total. Isso resultará em uma corrente impulsiva por condutor e DPS de I_imp ≥ 12,5kA.

Para o caso de S3 – descarga direta na linha –, a tabela E.1 da Parte 1 da ABNT NBR 5419 estabelece os valores de corrente impulsiva (I_imp) por condutor e, por consequência, do DPS, em função do NP, como mostrado na figura 4. Esses valores são aplicáveis quando a descarga atmosférica atinge o último poste da linha próximo ao consumidor e a linha é composta por vários condutores (3 fases + PE).

Figura 4 – Trecho da Tabela E.2 da Parte 1 da ABNT NBR 5419

Especificar a corrente impulsiva I_imp do DPS classe I é mais uma etapa crucial na definição de seus parâmetros. Continue acompanhando esta coluna para avançar na especificação dos demais parâmetros necessários para uma adequada configuração de um DPS classe I.

Sobre o autor:

José Barbosa é engenheiro eletricista, relator do GT-3 da Comissão de Estudos CE: 03:064.010 – Proteção contra descargas atmosféricas da ABNT / Cobei responsável pela NBR5419. | www.eletrica.app.br