Dispositivos de proteção contra surtos (pára-raios) (SPD)

O Dispositivo de Proteção contra Surtos (SPD) é um componente do sistema de proteção de instalações elétricas.

Este dispositivo é conectado em paralelo ao circuito de alimentação das cargas que deve proteger (ver Fig. J17). Também pode ser usado em todos os níveis da rede de alimentação.

Este é o tipo de proteção contra sobretensão mais comumente usado e mais eficiente.

Os cientistas realizaram estudos importantes sobre as características e efeitos dos relâmpagos durante anos e desenvolveram produtos tecnológicos em conformidade. Hoje, os testes desses produtos também podem ser realizados simulando a queda de um raio neste contexto.

Tipos de ondas de relâmpagos:

A queda de um raio pode ser estudada em dois comprimentos de onda diferentes.

1. Relâmpago direto 10/350μs:

Correntes de impulso em uma forma de onda de 10/350 μs ocorrem em quedas diretas de raios. Este aumento rápido de tensão de pulso libera grande potência com um grande pulso de corrente.

Hoje, os materiais do Sistema Externo de Proteção contra Raios e os elementos do circuito do Pára-raios Tipo 1 / Classe I são testados de acordo com esses critérios de acordo com as normas.

2. Relâmpago e tensões de comutação em uma área remota 8/20μs:

Ocorrem relâmpagos em um local distante e correntes de impulso com tensões de comutação na forma de onda de 8/20 μs.

O conteúdo de energia deste pulso é significativamente menor do que a onda de corrente de pulso da corrente de teste de raio de 10/350 μs. Os elementos do circuito protetor contra surtos tipo 2 / Classe II e Tipo 3 / Classe III (Pára-raios) são testados de acordo com esses critérios de acordo com os padrões.

Padrões

Alguns padrões frequentemente listados incluem:

• IEC 61643-11 Dispositivos de proteção contra surtos de baixa tensão – Parte 11: Dispositivos de proteção contra surtos conectados a sistemas de energia de baixa tensão – Requisitos e métodos de teste (substitui IEC 61643-1)
• IEC 61643-21 Dispositivos de proteção contra sobretensão de baixa tensão – Parte 21: Dispositivos de proteção contra sobretensão conectados a redes de telecomunicações e sinalização – Requisitos de desempenho e métodos de teste
• IEC 61643-22 Dispositivos de proteção contra surtos de baixa tensão - Parte 22: Dispositivos de proteção contra surtos conectados a redes de telecomunicações e sinalização - Princípios de seleção e aplicação
• EN 61643-11, 61643-21 e 61643-22
• Referência Técnica da Telcordia Technologies TR-NWT-001011
• ANSI/IEEE C62.xx
• Laboratórios de Subscritores (UL) 1449.
• AS/NZS 1768

Cada padrão define diferentes características do protetor, vetores de teste ou finalidade operacional.

EN 62305 e ANSI/IEEE C62.xx definem quais picos um protetor pode desviar. EN 61643-11 e 61643-21 especificam o desempenho do produto e os requisitos de segurança. Em contraste, a IEC apenas elabora padrões e não certifica nenhum produto específico como atendendo a esses padrões. As Normas IEC são usadas por membros do Esquema CB de acordos internacionais para testar e certificar produtos quanto à conformidade de segurança.

Além disso, os padrões a seguir não são padrões para protetores contra surtos independentes, mas destinam-se a testar a imunidade contra surtos em equipamentos elétricos e eletrônicos como um todo. Portanto, eles são frequentemente usados ​​no projeto e teste de circuitos de proteção contra surtos.

• Teste de imunidade a descarga eletrostática IEC 61000-4-2
• IEC 61000-4-4 Teste elétrico rápido de imunidade a transientes/explosão
• Teste de imunidade a surtos IEC 61000-4-5

Princípio

O SPD foi projetado para limitar sobretensões transitórias de origem atmosférica e desviar ondas de corrente para a terra, de modo a limitar a amplitude desta sobretensão a um valor que não seja perigoso para a instalação elétrica e para os equipamentos de manobra e controle elétricos.

SPD elimina sobretensão

• Em modo comum, entre fase e neutro ou terra;
• Em modo diferencial, entre fase e neutro.

No caso de uma sobretensão que exceda o limite operacional, o SPD

• Conduz a energia para a terra, em modo comum;
• Distribui a energia para os demais condutores energizados, em modo diferencial.

Os três tipos de SPD

Tipo 1 SPD

O DPS Tipo 1 é recomendado no caso específico de edifícios do setor de serviços e industriais, protegidos por sistema de proteção contra raios ou gaiola gradeada.

Protege as instalações elétricas contra descargas atmosféricas diretas. Ele pode descarregar a contracorrente do raio que se espalha do condutor de aterramento para os condutores da rede.

O SPD tipo 1 é caracterizado por uma onda de corrente de 10/350 µs.

Tipo 2 SPD

O SPD Tipo 2 é o principal sistema de proteção para todas as instalações elétricas de baixa tensão. Instalado em cada quadro elétrico, evita a propagação de sobretensões nas instalações elétricas e protege as cargas.

O SPD tipo 2 é caracterizado por uma onda de corrente de 8/20 µs.

Tipo 3 SPD

Esses SPDs possuem baixa capacidade de descarga. Portanto, devem ser obrigatoriamente instalados como complemento do SPD Tipo 2 e nas proximidades de cargas sensíveis.

O SPD tipo 3 é caracterizado por uma combinação de ondas de tensão (1,2/50 μs) e ondas de corrente (8/20 μs).

Definição normativa do SPD

Fig. J18 – Definição do padrão SPD

• Nota 1: Existem  +   SPD (ou SPD Tipo 1 + 2) que combinam proteção de cargas contra descargas atmosféricas diretas e indiretas.
• Nota 2: alguns  SPD também podem ser declarados como  .

De acordo com isso;

Primeiro Estágio: Os pára-raios Tipo 1 / Classe 1 / Classe B são as unidades de proteção frontal da instalação / estrutura. São elementos de circuito capazes de absorver e amortecer descargas atmosféricas diretas que possam vir de linhas de energia.

Deve ser instalado no painel principal de distribuição/transformador dentro e/ou fora do edifício.

Deveria ter sido testado em forma de onda de 10/350 µSeg. Deve ser capaz de descarregar uma carga de pelo menos 50kA entre Fase-Neutro, e pelo menos 100kA entre Fases, Neutro-Terra.

Segundo Estágio: Dispositivos de Proteção contra Surtos Classe Tipo 2 / Classe 2 / C (Pára-raios) são elementos de circuito utilizados nos painéis secundários e/ou secundários inferiores da instalação/edifício. Comparados aos pára-raios Tipo 1/Classe II, sua resistência é menor, mas sua sensibilidade é melhor.

Deveria ter sido testado em uma forma de onda de 8/20 µSeg. Deve ser capaz de descarregar uma carga de pelo menos 10kA entre Fase-Neutro, e pelo menos 25kA entre Fases, Neutro-Terra.

Elementos de proteção compactos Classe 1 + 2 / Classe 1 + 2 / B + C têm sido usados ​​como proteção de segundo nível nos últimos anos.

Deveria ter sido testado em forma de onda de 10/350 µSeg. Deve ser capaz de descarregar uma carga de pelo menos 40kA entre Fase-Neutro, e pelo menos 100kA entre Fases, Neutro-Terra.

É utilizado no quadro elétrico da fonte de alimentação ininterrupta e/ou nos painéis secundários posicionados como painel principal.

Terceiro Estágio: Os pára-raios de proteção contra sobretensão súbita Classe Tipo 3 / Classe 3 / D são elementos de circuito utilizados em suas linhas para proteger dispositivos eletrônicos sensíveis.

A gama de produtos é bastante ampla, pois pode ser conectado a diferentes dispositivos com diferentes protocolos/soquetes/portas de conexão.

Abaixo estão alguns dos pára-raios Tipo 3 / Classe 3 / Classe D para diferentes circuitos/dispositivos.