Descarregador Sobretensões — Diferenças e Aplicações

Os Dispositivos de Proteção descarregador sobretensões (DPS) são a primeira linha de defesa contra surtos causados ​​por raios ou manobras de chaveamento. No entanto, nem todos descarregador sobretensões são iguais: a norma IEC 61643 define três tipos distintos, cada um com uma função específica na cadeia de proteção. Compreender as suas diferenças é essencial para projetar uma proteção eficaz e em conformidade com as normas.

O que é um Descarregador Sobretensões (SPD) conforme IEC 61643?

Um dispositivo de proteção contra surtos (DPS) é um componente projetado para limitar sobretensões transitórias e desviar correntes de raios. A norma IEC 61643-11 define os requisitos de desempenho, teste e marcação para DPS destinados a redes de baixa tensão.

• Proteção de equipamentos elétricos e eletrônicos contra surtos de energia
• Desvio da corrente do raio para o solo (fluxo controlado)
• Limitação da tensão residual (Up) transmitida para equipamentos a jusante
• A norma IEC 61643 define três categorias: Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3

Além disso, a escolha do tipo certo de descarregador sobretensões depende de sua posição na instalação elétrica e do nível de proteção exigido.

Descarregador Sobretensões Tipo 1 (T1) — Primeiro Nível de Proteção

O descarregador sobretensões Tipo 1 é o mais robusto. Ele foi projetado para proteger instalações contra os efeitos diretos de descargas atmosféricas, especialmente quando há um para-raios no edifício ou quando a linha de energia passa por cima.

• Localização : na entrada da instalação, no quadro de distribuição principal de baixa tensão (TGBT), a jusante do medidor.
• Teste padronizado : onda de corrente de 10/350 µs (Iimp) — representativa de um raio direto
• Corrente de pulso (Iimp): tipicamente de 12,5 kA a 100 kA, dependendo do modelo.
• Tecnologia : centelhador a gás ou varistor de alta energia
• Obrigatório se o edifício estiver equipado com um para-raios ou se a linha for aérea e desprotegida.

Assim, o Tipo 1 interrompe a corrente principal do raio antes que ela atinja o equipamento. No entanto, por si só, não é suficiente — a tensão residual Up de um Tipo 1 é geralmente muito alta para proteger equipamentos sensíveis.

Descarregador Sobretensões tipo 2 (T2) — Proteção contra surtos induzidos

descarregador sobretensões do tipo 2 são os mais comuns em instalações elétricas. Eles protegem principalmente contra sobretensões induzidas por descargas atmosféricas próximas, manobras na rede elétrica e fenômenos eletromagnéticos.

• Localização : em um quadro de distribuição secundário, a jusante do Tipo 1 ou no quadro de distribuição principal, caso não haja para-raios.
• Teste padronizado : forma de onda de corrente de 8/20 µs (Imax) — representativa de uma sobretensão induzida
• Corrente máxima de descarga (Imax): tipicamente de 40 kA a 80 kA
• Corrente de descarga nominal (In): tipicamente 20 kA (valor de referência IEC 61643)
• Tecnologia : principalmente varistor (MOV)

Portanto, o Tipo 2 é o nível mínimo de proteção recomendado em qualquer instalação de acordo com a NF C 15-100, mesmo na ausência de um para-raios.

Descarregador Sobretensões Tipo 3 (T3) — Proteção Fina na Saída do Equipamento

O descarregador sobretensões Tipo 3 oferece proteção precisa para equipamentos eletrônicos sensíveis. De fato, mesmo após passar por um T1 e um T2, a tensão residual ainda pode exceder a rigidez dielétrica de alguns dispositivos.

• Localização : nas imediações do equipamento a ser protegido (tomadas descarregador sobretensõescaixas dedicadas)
• Teste padronizado : onda combinada 1,2/50 µs – 8/20 µs
• Tensão residual de proteção (Up): muito baixa, geralmente < 1 kV
• Aplicações típicas : computação, telecomunicações, automação industrial, equipamentos médicos.
• Não pode ser usado sozinho — deve ser precedido por um T1 e/ou T2

Coordenação T1 + T2 + T3 — Uma obrigação de acordo com a norma IEC 62305-4

A coordenação dos níveis de proteção é um aspecto crítico que muitas vezes é negligenciado. Além disso, a norma IEC 62305-4 especifica os requisitos de coordenação para garantir a eficácia de todo o sistema.

• Distância mínima entre T1 e T2: geralmente ≥ 10 m de cabeamento (caso contrário, é necessário um desacoplador)
• Distância mínima entre T2 e T3: geralmente ≥ 5 m de cabeamento
• Se a distância for insuficiente: utilize SPDs coordenados (T1+T2 em um único dispositivo)
• A tensão de proteção residual de cada estágio deve ser ≥ 80% da tensão do estágio seguinte

Dessa forma, cada estágio descarrega uma porção da corrente de sobretensão, reduzindo progressivamente a tensão residual para um nível seguro para o equipamento final.

Descarregador Sobretensões versus haste de proteção — Duas proteções complementares

Um equívoco comum é opor descarregador sobretensões e dispositivos de proteção contra raios. No entanto, eles combatem ameaças diferentes e são estritamente complementares.

• Para-raios (IEC 62305-3): capta e dissipa a corrente resultante de um impacto direto na estrutura.
• Descarregador Sobretensões (IEC 61643): protege contra sobretensões transitórias induzidas em redes elétricas.
• Um raio a 1 km de distância pode induzir sobretensões ≥ 10 kV em uma linha de energia desprotegida
• O descarregador sobretensões não protege contra impactos diretos; o para-raios não protege contra surtos induzidos

Portanto, a proteção completa de acordo com a norma IEC 62305 inclui sistematicamente ambos os níveis de proteção.

Critérios para Escolha de um Descarregador Sobretensões

• Tipo : T1, T2 ou T3, dependendo da posição na instalação.
• Iimp / Imax : corrente de impulso adaptada à exposição ao risco de raios.
• Para cima : tensão de proteção residual — o mais baixa possível, ≤ 1,5 kV para T2
• Uc : tensão máxima de operação contínua — superior à tensão nominal da rede.
• Em : corrente de descarga nominal — mínimo de 20 kA para T2 em aplicações residenciais.
• Desconector térmico — segurança no fim da vida útil da descarregador sobretensões

Ligação à terra — Condição Sine Qua Non

Uma descarregador sobretensões sem um ligação à terra eficaz é inútil, podendo até ser perigosa. Portanto, a qualidade do sistema de aterramento afeta diretamente a eficácia da carregadeira.

• Resistência de aterramento ≤ 10 Ω (recomendação da norma IEC 62305-3)
• Conexão entre o DPS e o terra utilizando condutores de seção transversal adequada.
• Estacas de fixação no solo instaladas e medidas corretamente.
• Ligação equipotencial entre todos os pontos de aterramento da instalação

Acompanhamento de Descarregador Sobretensões com LPS Manager

Os resistores descarregador sobretensões) são componentes com vida útil limitada. Cada surto absorvido degrada ligeiramente o varistor. No entanto, o LPS Manager permite monitorar o status de cada DPS na instalação e antecipar as substituições necessárias.

• Cadastro de todas descarregador sobretensões instaladas, com referências e datas de instalação
• Monitoramento do status do indicador de fim de vida útil (janela de controle)
• Inspeção periódica e lembretes de substituição
• Integração com o Strike Radar : alerta de verificação após cada impacto detectado.
• Relatórios de inspeção incluindo o estado de todos os DPS (Dispositivos de Proteção Individual)

Perguntas frequentes

Qual a diferença entre descarregador sobretensões do Tipo 1 e do Tipo 2?

O descarregador sobretensões Tipo 1 foi projetado para proteger contra os efeitos diretos de uma descarga atmosférica — ele é testado com uma forma de onda de 10/350 µs, representativa de uma raio real. O Tipo 2 protege contra surtos induzidos — ele é testado com uma forma de onda menos energética de 8/20 µs. O Tipo 1 deve ser instalado no quadro de distribuição principal (TGBT) se houver um para-raios; o Tipo 2, nos quadros de distribuição secundários.

Onde instalar um descarregador sobretensões Tipo 1?

O descarregador sobretensões Tipo 1 deve ser instalado no quadro de distribuição principal de baixa tensão (TGBT), a jusante do disjuntor principal (medidor), antes de qualquer circuito derivado para os quadros de distribuição secundários. É obrigatório quando o edifício estiver equipado com para-raios ou quando a alimentação elétrica for aérea e não subterrânea.

Um descarregador sobretensões Tipo 2 é suficiente sem um Tipo 1?

Se o edifício não estiver equipado com um para-raios e a alimentação elétrica for subterrânea (cabo subterrâneo da rede), um descarregador sobretensões do Tipo 2 pode ser suficiente para proteção básica. No entanto, se houver um para-raios ou a linha for aérea, um protetor contra surtos do Tipo 1 é obrigatório, além do do Tipo 2.

É possível usar uma descarregador sobretensões Tipo 3 sozinha?

Não. O descarregador sobretensões Tipo 3 foi projetado exclusivamente como proteção suplementar de precisão. Ele não consegue absorver altas correntes de impulso e deve ser precedido por um protetor contra surtos T1 e/ou T2 para atenuar a maior parte do surto. Usado sozinho, ele seria destruído durante um surto significativo.

Qual é a vida útil de um descarregador sobretensões ?

A vida útil de um descarregador sobretensões depende do número e da magnitude dos surtos absorvidos. Geralmente, a vida útil nominal é de 10 a 15 anos em condições normais. No entanto, após uma descarga atmosférica significativa, o indicador de fim de vida útil (janela de monitoramento) pode sinalizar a necessidade de substituição imediata.

Um descarregador sobretensões protege contra queda direta de raio?

Não. Um descarregador sobretensões não protege contra descargas atmosféricas diretas na estrutura ou nos cabos. A proteção contra descargas diretas é fornecida pelo para-raios (IEC 62305-3). O descarregador sobretensões protege apenas contra sobretensões transitórias induzidas na rede elétrica por descargas atmosféricas próximas.

O cabo NF C 15-100 requer um descarregador sobretensões Tipo 2?

Sim. A norma NF C 15-100 (edição de 2015) exige a instalação de um descarregador sobretensões do tipo 2 no quadro de distribuição principal de todas as instalações elétricas residenciais novas ou renovadas, a menos que a alimentação elétrica provenha de uma rede subterrânea em uma zona de baixa incidência de raios. Este é um requisito regulamentar na França para novas construções.