La Justice Organisationnelle

Quando uma descarga atmosférica atinge uma linha de MT, provoca a passagem à condução dos elementos activos dos descarregadores de sobretensões (DST) que deixam passar imediatamente à terra uma corrente de frequência da rede, até que actuem as protecções na subestação a montante. Esta corrente resulta, durante uma fracção de segundo, numa elevação do potencial de terra e um risco de descarga por retorno, através dos elementos de BT, caso a tomada de terra dos DST seja a mesma que a do neutro da rede de BT. Também se verifica uma elevação do potencial de terra da rede

BT, no caso da descarga atingir o transformador MT/BT, se a massa do transformador for comum à terra e neutro [4].

Corte da continuidade do neutro - Embora as redes de distribuição sejam normalmente trifásicas, a maior parte dos equipamentos são monofásicos. Em função das necessidades de cada consumidor de BT, podem-se produzir desequilíbrios na tensão de alimentação. A situação mais crítica ocorre quando se verifica o corte do neutro, que pode levar a um aumento de potencial perigoso para os equipamentos previstos para funcionar à tensão simples e que se vêem submetidos a uma tensão próxima da tensão composta.

Originadas nas centrais produtoras - São originadas nas centrais eléctricas devido a diminuições bruscas na carga da rede que alimentam. Ao permanecer constante a excitação do alternador verifica-se o embalamento da turbina, resultando assim na elevação do nível de tensão. Estas sobretensões alcançam valores de 1,2 a 1,3 p.u..

Em função do instante de evolução da onda de tensão em que se produzem, os impulsos de tensão podem ser classificados como Positivos ou Negativos sendo os seus efeitos equivalentes. O gráfico da Figura 8 ilustra estes dois tipos de impulsos.

Em função da sua forma podem ser classificados em:

Simples: Apresentam um instante de subida e um instante de descida, a partir do qual, e sem oscilações posteriores, a tensão volta ao seu valor normal, como mostra o gráfico da Figura 9.

Figura 9 –Impulso simples.

Complexos: Caracterizam-se por um instante de subida, seguido de oscilações que se vão amortecendo num determinado período de tempo, como ilustrado o gráfico da Figura 10.

Parâmetros característicos

Os impulsos de tensão são caracterizados com base em diferentes parâmetros que são descritos de seguida e estão definidos nas normas IEC 61000-4. Tempo de subida: Intervalo de tempo existente entre 10% e 90% da amplitude máxima do impulso. Este valor normalmente é da ordem dos micro segundos [4].

• Tempo de descida: Intervalo existente entre o ponto de amplitude máxima do impulso e um determinado valor do seu decrescimento, normalmente 50 %. Normalmente também e da ordem dos micro segundos.

• Duração: Diferença absoluta entre os instantes de início e fim de impulso. Como já foi referido, oscila entre vários micro segundos e alguns milissegundos. • Valor de pico: Amplitude máxima do impulso. A sua ordem de grandeza varia

entre 1 a 5 vezes o valor nominal da tensão.

• Energia: Capacidade de dissipação de potência do impulso sobre uma dada impedância. Este parâmetro depende da duração e valor de pico.

• Frequência de oscilação: Frequência associada à oscilação amortecida de um impulso de forma complexa. Normalmente situa-se acima de 1 kHz.

Valores de referência

Na Tabela 2 são mostrados os impulsos de tensão mais habituais nas redes de distribuição de média e baixa tensão assim como os valores de referência dos seus principais parâmetros mensuráreis.

Tabela 2 - Caracterização quantitativa dos impulsos de tensão mais frequentes [4].

(*) – Limitado pelo nível de protecção da rede.

2.1.3- Consequências das sobretensões

As sobretensões mais severas podem, simplesmente perturbar o funcionamento do equipamento sensível ou conduzir à destruição de alguns componentes eléctricos e electrónicos. Basicamente, as sobretensões podem afectar o equipamento a dois níveis:

• Os circuitos de comando e controlo do equipamento sofrem interferências electromagnéticas resultantes de sobretensões de alta frequência;

• O equipamento e os circuitos de comando são sujeito à sobretensão directamente através do circuito de alimentação, podendo serem destruídos.

Nível de Tensão Causa Duração Frequência de

oscilação Valor de pico

Alta (1KV<V<36KV) Actuação de elementos de corte f > 100μseg f > 10KHz (*) Alta (1KV<V<36KV) Transferidas de um nível de

tensão superior f > 100μseg f > 10KHz (*) Alta

(1KV<V<36KV) Descarga atmosférica 1μseg<f<100μseg 10KHz<f<1MHz (*) Alta

(1KV<V<36KV) Rearme 1μseg<f<100μseg 10KHz<f<1MHz (*) Baixa (<1KV) Actuação de elementos de

corte f > 100μseg f > 10KHz (*) Baixa (<1KV) Transferidas de um nível de

tensão superior f > 100μseg f > 10KHz (*)

Baixa (<1KV) Descarga _atmosférica 1μseg<f<100μseg 10KHz<f<1MHz (*) Baixa (<1KV) Rearme 1μseg<f<100μseg 10KHz<f<1MHz (*)

2.1.4 - Efeitos sobre as redes eléctricas e equipamentos associados

Os níveis de isolamento dieléctrico que se utilizam normalmente no dimensionamento das redes e equipamentos associados, permitem que estes suportem, sem ficarem danificados, impulsos de tensão previsíveis em função da sua localização geográfica e das suas próprias características técnicas. Assim acontece, entre outros, com os cabos, isoladores, condensadores, transformadores e interruptores. Estes e outros elementos da rede têm associado um limite máximo admissível de sobretensão transitória, denominado habitualmente por "tensão de choque"que se obtém a partir de ensaios. O grau de cumprimento destes limites, mediante uma adequada coordenação dos níveis de isolamento nos diferentes pontos da rede, determinará que estes equipamentos sejam mais ou menos imunes aos impulsos de tensão.

2.1.5 - Efeitos sobre os receptores

Os novos equipamentos que aparecem no mercado incluem dispositivos electrónicos, fabricados com semicondutores, o que faz com que apresentem um baixo nível de imunidade em relação aos impulsos de tensão. Os efeitos deste tipo de perturbações sobre os receptores podem ser classificados em função do risco que estes têm de sofrer avarias ou anomalias de funcionamento [5].

Receptores com risco de avaria - Basicamente, são equipamentos que contêm semicondutores de potência, como por exemplo: rectificadores com díodos, controladores de velocidade de motores por tirístores, controladores de velocidade por triacs e controladores de velocidade por GTO's.

Estes receptores podem sofrer danos por impulsos de tensão da ordem dos nanossegundos. A probabilidade de que se produzam avarias depende de diversos factores de onde se salientam a amplitude e duração do impulso, a polaridade e as características da rede a que estão ligados.

Receptores com risco de anomalias de funcionamento - São, fundamentalmente, receptores com circuitos electrónicos de sinais de baixa potência.

Em geral, não estão ligados directamente à rede de baixa tensão, mas sim acoplados por um conversor de corrente alternada/corrente contínua. Esta pode chegar a transmitir os impulsos de tensão que chegam através da rede e afectar os circuitos electrónicos, alterando o seu funcionamento.

Alguns dos receptores mais sensíveis são:

• Sistemas digitais em geral. Estes receptores (computadores, sistemas controlados por microcontroladores, etc.) podem sofrer alterações nos programas, armazenamento incorrecto de dados na memória, etc.

• Sistemas de controle. quando estão construídos com microprocessadores, podem-se produzir rupturas na malha de controle.

• Instrumentação - É possível a geração de indicações incorrectas.

• Alarmes e sistemas de disparo. Podem actuar de forma não desejada.

• Equipamentos de controlo de velocidade. Quando o controlo se realiza mediante semicondutores de potência, a velocidade pode ser alterada de forma involuntária.

2.1.6 - Efeitos sobre as redes eléctricas e equipamentos associados

Os níveis de isolamento dialéctrico que se utilizam normalmente na projecção das redes e equipamentos associados permitem que estes suportem sem ficarem danificados, impulsos de tensão previsíveis em função da sua localização geográfica e das suas

próprias características técnicas. Assim acontece, entre outros, com os seguintes elementos: • Cabos. • Isoladores em geral. • Condensadores. • Transformadores. • Interruptores.

Estes e outros elementos da rede têm associado um limite máximo admissível de sobre tenção transitória, denominado habitualmente por “tensão de choque” que se obtém a partir de ensaios. O grau de cumprimento de estes limites, mediante uma adequada coordenação dos níveis de isolamento nos diferentes pontos da rede, determinará que estes equipamentos sejam mais ou menos imunes aos impulsos de tensão.

No desenho das instalações do sistema eléctrico, as empresas distribuidoras adoptam fundamentalmente dois tipos de medidas preventivas:

1 - Uma adequada coordenação dos níveis de isolamento dos elementos que integram as redes.

2 - A instalação de dispositivos que extinguem os impulsos de tensão em pontos perto da fonte de geração. Os mais habituais são:

2.1 - Pára-raios (autoválvulas). 2.2 - Expulsores.

Cabe referir, no entanto, que estas medidas permitem atenuar a propagação de impulsos de tensão até às instalações dos clientes, mas não pode garantir-se a sua eliminação total, nem a imunidade. Existirá sempre uma possibilidade de penetração dos impulsos de tensão gerados em pontos externos na instalação do consumidor, em especial como consequência de induções provocadas por descargas atmosféricas.

Aumentar a imunidade dos receptores.

Entre as acções de prevenção e correcção, cabe distinguir as que podem ser adoptadas pela empresa distribuidora e as que podem aplicar-se aos consumidores.

No que diz respeito às medidas preventivas a adoptar pela empresa distribuidora, estas podem passar por uma adequada coordenação dos níveis de isolamento dos elementos que integram as redes e pela instalação de dispositivos que extinguem os impulsos de tensão em pontos perto da fonte de geração. Neste último caso os dispositivos mais habituais são os descarregadores de sobretensões, os expulsores e os cabos de terra equipotenciais sobre os apoios dos circuitos aéreos de AT e MT. Cabe referir no entanto, que estas medidas permitem atenuar a propagação dos impulsos de tensão até às instalações dos clientes, mas não pode garantir a sua eliminação total, nem a imunidade. Existirá sempre a possibilidade de penetração dos impulsos de tensão gerados em pontos externos na instalação do consumidor, em especial como consequência de induções provocadas por descargas atmosféricas. Em relação às acções preventivas que podem ser adoptadas pelos consumidores é necessário, em primeiro lugar, identificar os receptores que são sensíveis aos impulsos de tensão. Depois, torna- se necessário colocar nos seus circuitos de alimentação, dispositivos que absorvam os impulsos e evitem a sua propagação. Entre os mais habituais cabe mencionar o supressor de impulsos de tensão, que deve ser adaptado caso a caso de acordo com as características da instalação.

2.1.7- Diminuição das consequências

As sobretensões que ocorrem ao nível das linhas, com consequências mais graves, são resultantes de descargas atmosféricas directas. Para atenuar os efeitos deste tipo de sobretensões são instalados “cabos de guarda” e descarregadores de sobretensão nas linhas AT e MT.