CAP-III, Part 4 Aplica de Pararrayos LT

APLICACIÓN DE PARARRAYOS EN LINEAS

DE TRANSMISION

Referencia:Referencia:

Jorge Luís de Franco - Tico EED, BrasilJorge Luís de Franco - Tico EED, Brasil

CAPITULO VIIICAPITULO VIII

Parte 4Parte 4

Aplicação de Pára-raios em

linhas de transmissão

Descargas atmosféricas

Responsáveis por cerca de 65% a 70% dos desligamentos não programados que

ocorrem em LT’s com Vn 230 kV

Possibilidade de perda de grandes blocos de carga pelas empresas concessionárias deenergia.

Possibilidade de interrupções nos processosde consumidores industriais.

Desligamentos de LT’s vitais podem ocasionardistúrbios em toda a rede de uma região.

APLICAÇÃO DE PÁRA-RAIOS EM LT’sAPLICAÇÃO DE PÁRA-RAIOS EM LT’s



Descarga diretas sobreLinhas de Transmissão

Índice de incidências atmosféricas para a áreaatravessada pela linha Densidade de descargas a terra

(descargas / km2 - ano) Nível ceráunico (número de dias de trovoada / ano)

Largura da faixa de Exposição da linha Comprimento da linha de transmissão

Número estimado de descargas / 100 km /ano


Desempenho das LT’s frente asdescargas atmosféricas

Índice de descargas / 100 km / ano Densidade de descargas a terra Largura da faixa de exposição da linha

Amplitude da corrente de descarga Determinação da corrente crítica

Taxa de crescimento da corrente Energia associada a descarga

Descarga única Descargas múltiplas



Densidade de descargas a terra

Mapa Nacional



Nível ceráunico

Mapa Nacional



Correlação observada entre a densidadede descargas a terra e nível ceráunico


Largura da faixa de exposição

Ns = b + 28 . h0,6 (CIGRÉ)

Ns Largura equivalente da faixa deexposição da linha (m)

h Altura média do condutor mais alto ou do

cabo pára-raios, em caso de suaexistência (m).

b Espaçamento horizontal entre cabospára-raios ou cabos condutores, emmetros.

Se a linha tem somente um cabo pára-raios b = 0


Largura da faixa de exposição

Altura média equivalente do condutor:

Perfil plano: h=hg – 2/3 . (hg – hgw) Perfil ondulado: h = hg Perfil montanhoso: h = 2 . hg

hg Altura do cabo pára-raios ou do condutor maiselevado na torre / estrutura

hgw Atura mínima do cabo pára-raios ou docondutor mais elevado no meio do vão


Número estimado de descargas diretas que incidem sobre uma Linha de

Transmissão

Nd = Ns . DDT . 10-1 = ( b + 28 . h0,6) . DDT . 10-1

Nd Número de descargas atmosféricasque incidem sobre a linha detransmissão (descargas / 100 km /

ano).Ns Largura da faixa de exposição da linha,

metrosDDT Densidade de descargas a terra

(descargas / km2 - ano)


Amplitude da corrente de descarga

A probabilidade de uma corrente incidir sobrea linha pode ser obtida pela equação baseadana curva de probabilidade de Anderson-Eriksson:

P(I) = 1 , onde: 1 + (I/31)2,6

P(I) Probabilidade de ocorrência de umacorrente com amplitude maior doque a corrente I


Amplitude da corrente de descarga

1- CEMIG: 27 descargas obtidas no Cachimbo, confirmadas comodescendentes através de registros fotográficos e/ou pela forma deonda.

2 - CEMIG: 30 descargas negativas registradas no topo de suportes de LTs de138 kV, através de elos magnéticos.

3 - CIGRÉ: curva de referência para descargas descendentes negativas


Taxa de crescimento da corrente

A probabilidade da taxa de crescimento dacorrente exceder a uma dada taxa pode serobtida pela equação abaixo:

P(di/dt) = _ __1 ___ ___ 1 + ((di/dt) / 24)4


Parâmetros referentes asdescargas atmosféricas


Linhas sem cabos pára-raios



As descargas atmosféricas ao incidiremdiretamente os condutores fase produzemsurtos de corrente que se propagam na linhaem ambas direções gerando tensõesincidentes com amplitudes de:

Vi(t) = Z0 . i(t) / 2

Z0 Impedância de surto dos condutores()i(t) Amplitude da corrente de descarga (kA)



Considerando a isolação da linha, a máximacorrente (corrente crítica) que poderá incidirsobre a isolação sem a ocorrência de umadescarga externa “flashover” é dada por:

ICRÍTiCA = 2 . U50%(t) / Z0

U50%(t) Tensão crítica de descarga dacadeia de isoladores no tempo t



Para uma linha não blindada de 69 kV, comum valor de U50% de 450 kV, considerando umsurto de tensão com forma 1,2 / 50 s, temos:

ICRI = 2.U50% / Z0 = 2 . 395 / 450 = 1,76 kA

P(I 1,76 kA) = 99,94 %

Praticamente todas as descargas incidindo diretamente sobre linhas não providas de cabos pára-raios produzem “flashover”, seguida pela passagem da corrente de curto-circuito da linha.


Linhas com cabos pára-raios

A maioria das descargas atmosféricas aoincidirem sobre linhas de transmissão / redesde distribuição protegidas por cabos pára-raiosadequadamente posicionados, irão incidirsobre esses ou sobre a estrutura.

De uma maneira geral, o sistema éconsiderado adequadamente protegido peloscabos pára-raios quando o ângulo deblindagem entre o(s) cabo(s) pára-raios e oscondutores fase é inferior a 30o.






Linhas com cabos pára-raiosIncidência da descarga sobre as estruturas



As descargas atmosféricas ao incidirem sobreas estruturas ou sobre os cabos pára-raioselevam a tensão da estrutura acima dopotencial de terra.

No mesmo instante, tensões induzidasaparecem sobre os condutores fase,resultantes do acoplamento capacitivo entreesses condutores e o(s) cabo(s) pára-raios



De uma maneira simplificada, a tensão notopo da estrutura, quando da incidência deuma descarga na estrutura pode ser estimadapor:

Zg . ZT

VT(t) = ------------------ . Id(t) Zg + 2 . ZT

Zg Impedância de surto do cabo pára-raios,emohms

ZT Impedância do sistema de aterramento parasurtos, em ohms.

Id(t) Amplitude da corrente de descarga no tempo.



As tensões induzidas que se estabelecem noscondutores fase podem ser calculadas pelaequação abaixo, considerando a existência deum cabo pára-raios.

Vind (t) = K . VT(t)

Vind(t) Tensão induzida sobre os condutoresfase.

K Fator de acoplamento capacitivo



Para uma rede com um cabo pára-raios

CF = (Log b/a) / (Log 2h/r)

b distância do condutor fase considerado para a

imagem do cabo pára-raiosa distância do condutor fase considerado ao

cabo pára-raiosh altura do cabo pára-raiosr raio do condutor utilizado no cabo pára-raios



A tensão através das cadeias de isoladoresapresenta uma variação no tempo e consistena diferença de potencial que se estabeleceentre a estrutura e as respectivas tensõesinduzidas nos condutores fase, podendo serdeterminada de forma simplificada econservativa por:

VCI(t) = [ VT(t) – Vind(t) ] + V60HZ

VCI(t) = [ VT(t) . (1 - K) ] + V60HZ



VCI(t) = [ VT(t) . (1 - K) ] + V60HZ

Zg . ZT

VCI(t) = [ ------------------ . Id(t) . (1 - K) ] + V60HZ Zg + 2 . ZT

Com a equação acima, é possível estimar acorrente crítica que provoca a descarga deretorno da linha de transmissão provida de umcabo pára-raios.


Linhas com cabos pára-raiosIncidência da descarga sobre o cabo pára-raios

Em caso de incidência das descargasatmosféricas sobre os cabos pára-raios, acorrente de descarga se divide e se propagaao longo desses, gerando uma tensãoincidente dada por:

Vg(t) = Zg . i(t) / 2

Vg(t) Tensão que se propaga pelos cabos pára-raios, em kV.

Zg Impedância de surto do cabo pára-raios, emohms

i(t) Amplitude da corrente de descarga (kA)



A amplitude dessastensões será tanto maiorquanto maior for adistância do ponto deocorrência das descargasem relação as torres,sendo portanto o meio dovão, o ponto de incidênciada descarga que produz amaior tensão incidente.



Assumindo que não ocorreu a falha da isolaçãono meio do vão, a tensão Vg irá se propagarpelos cabos pára-raios em direção às torresadjacentes. Desprezando os efeitos de atenuação edistorção, tensão que aparece no topo da torreao longo do tempo pode ser estimada por:

VT(t) = A . Vg(t)

VT(t) Tensão no topo da estrutura, em voltsVg(t) Tensão que se propaga pelos cabos PR´A Coeficiente de refração



ZA = 2. ------------------

Zg + Z

Zg Impedância de surto do cabo pára-raios ()Z Impedância equivalente entre o cabo pára-

raios e a impedância do sistema deaterramento.

Zg . ZT

Z = ------------------ . Zg + ZT

ZT Impedância do sistema de aterramento ()



A tensão no topo da estrutura pode ser estimada por:

ZT

VT(t) = ------------------ . Vg(t)(Zg/ / 2) + ZT

A tensão através das cadeias de isoladores apresenta uma variação no tempo e pode ser estimada por:

VCI(t) = VT(t) – Vind(t) V60Hz


Linhas com cabos pára-raiosLinhas com cabos pára-raiosEfeito da impedância de aterramentoEfeito da impedância de aterramento


0

500

1000

1500

2000

2500

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Tempo (us)

Tens

ão n

a ca

deia

de

isol

ador

es

(kV

)

18 ohms

44 ohms

71 ohms

117 ohms

185 ohms

254 ohms

300 ohms

Desempenho das LT’s frenteàs descargas atmosféricas

Linhas sem cabos pára-raios Praticamente todas as descargas atmosféricas que

incidem sobre LT’s sem cabos pára-raios produzemdescargas externas “flashover” ao longo das

cadeias de

isoladores.

Linhas com cabos pára-raios Possibilidade de ocorrência da descarga de retorno

“backflashover” nas cadeias de isoladores. O desempenho das LT’s é fortemente dependente da

impedância de aterramento.

Falha de blindagem Sobretensões induzidas


Melhoria de desempenho das LT’s

Aumento de isolamento das linhas Aumento da distância de arco a seco das

cadeias de isoladores. Melhoria do sistema de aterramento

Redução nos índices de desligamento de LT’s

com cabos pára-raios. Instalação de cabos pára-raios / melhoria

do ângulo de blindagem Reduz a incidência de descargas diretas Eleva a altura do condutor em relação ao solo

Instalação de pára-raios de linha


Aplicação de pára-raios em linhas detransmissão:

Tecnologia utilizada em alguns paísespara a melhoria do desempenho de linhasde transmissão desde o início da décadade 80. Primeira aplicação reportada noJapão (1980).

Tecnologia tornou-se mais difundida apartir do desenvolvimento de pára--raioscom invólucros poliméricos.

Implementação no Brasil em meadosda década de 90 (CEMIG).

APLICAÇÃO DE PARA-RAIOS EM LT’sAPLICAÇÃO DE PARA-RAIOS EM LT’s

Pára-raios de linha

Método de melhoria geralmente mais eficazsob os pontos de vista técnico e econômico.

Utilizado com sucesso em empresas deenergia dos Estados Unidos, Canadá, Japão,França, Alemanha, México, Colômbia, Brasil,entre outros países.

Instalados e conectados eletricamente emparalelo com as cadeias de isoladores.

Existem duas filosofias de aplicação


Comparação dos tipos construtivosComparação dos tipos construtivos


Tipo de Pára-raiosSem Centelhadores C/ centelhadores externo série

Manufatura Simplificada Necessidade de Estudos ElaboradosMCOV Valor mais alto Valor mais baixo #

Corrente de DescargaNominal

Idêntica Idêntica

Distância de Escoamento(Comportamento sob

Poluição)

Importante e deve seradequada aos níveis de

contaminação do sistema

Menos Importante, uma vez que oconjunto de resistores, encapsulado em

invólucro polimérico, não estásubmetido ao valor pleno da tensão

entre fase e terraAcessórios Simples Necessitam estudos detalhados

Instalação e Manutenção Mais fácil Mais trabalhosaDesempenho sob Surto de

ManobraPermite o controle das

Sobretensões de manobraao longo das linhas

Projetado, a princípio, para não operarfrente a estas solicitações

Desconexão em Caso deFalha do Pára-raios

Desconector indispensável Garantido pelo centelhador externo

Sinalização da Falha doPára-raios

Garantida pelodesconector

Indicador de defeitos desejável

Possíveis ProblemasRisco de atuação indevida

do desconector edegradação do pára-raiosque está continuamente

sob tensão

Atuação indevida do centelhador sobtensões em freqüência industrial e demanobra o que pode comprometer a

integridade do pára-raios

Princípio de operação

Baseado na redução das sobretensões queaparecem nos terminais das cadeias deisoladores quando da ocorrência de umadescarga, evitando que o nível de isolamentodas cadeias seja excedido.

Necessidade de coordenar os níveis deproteção do pára-raios com os níveis dedescarga das cadeias a serem protegidas.

A sua operação não provoca a interrupção nofornecimento de energia.


Princípio de operação


-500.0

0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00

Tempo (us)

Tens

ão n

a ca

deia

de

isol

ador

es

(kV

)

44 ohms - S/ PR's

44 ohms - C/ PR's

71 ohms - S/ PR's

71 ohms - C/ PR's

Desempenho operacional

Desempenho adequado dos pára-raios estácondicionado ao correto dimensionamento:

Tensão nominal e MCOVMáx. tensão fase-terra do sistema.Máx. sobretensão sustentada e sua duração;

Capacidade de absorção de energia;

Suportabilidade a correntes de curto-circuito.

Condições ambientais.


Novos projetos de LT’s com índices dedesligamento teórico elevados

Melhoria do desempenho de linhas detransmissão antigas com e sem cabospára-raios

Aplicações especiais: Aplicação em trechos críticos da LT Aplicação nas últimas torres antes da

chegada da LT á subestação Reisolamento de linhas


Definição dos pontos de aplicação

Critério de dimensionamento, a quantidade e alocalização dos pára-raios a serem instaladosdevem ser obtidos através de estudosutilizando-se de ferramentas computacionais. Estudo de desempenho da linha Estudos para determinar as energias a serem

absorvidas pelos pára-raios

Instalação de pára-raios em uma ou mais fases em todas as estruturas ou em estruturas

alternadas


Detalhes construtivos de um pára-raios de linha com tensão nominal de 30 kV para

aplicação em sistemas de 36,2 kV


Aplicação de pára-raios de linha

BRASIL: Aproximadamente 500 pára-raios em linhas de 34,5 kV 444 pára-raios em linhas de 69 kV Aproximadamente 945 pára-raios em linhas de 138 kV Algumas novas linhas com planejamento de instalação

de pára-raios em sistemas de 138 kV, 230 kV e 345 kV Algumas linhas antigas com planejamento de instalação

de pára-raios em sistemas de 34,5 kV, 69 kV e 138 kV

JAPÃO: Mais de 30.000 pára-raios em linhas de 66 kV a 500 kV

(1996)

ESTADOS UNIDOS E CANADÁ: Mais de 50.000 pára-raios em linhas de 34,5 kV a 230 kV


Desempenho de LT’s com pára-raios

CEMIG: 7 LT’s de 34,5 kV a 138 kV totalizando1.735 pára-raios instalados.


Nome da Número de Desligamento / 100 km /ano

LT Pára-raios Antes PR’s Após PR’s

Diamantina -Gouveia

41734,5 kV

62 24

Ouro Preto -Mariana

324138 kV

41 0

Ouro Preto –Ponte Nova

264138 kV

31 9

Itutinga -Minduri

132138 kV

19 6

Peti - Sabará 44469 kV

40 13

Itutinga – TrêsCorações (*)

144138 kV

----- -----

CEMIG -Linha de transmissão de 34,5 kV


CEMIG -Linha de transmissão de 138 kV







LIGHT: 4 LT’s de 138 kV, totalizando 75 pára-raios instalados.




Saudade -Funil

25 27,9 4,3

Ilha – SãoJosé

23 7,4 3,7

Ilha – Rio daCidade

15 9,4 4,3

Itapeba -Jacarepaguá

12 41,5 20,7


FURNAS: 2 LT’s de 138 kV, com 6 pára-raiosinstalados em fase experimental.




Jacarepaguá -Cosmo

3 5,83(90/94)

1,67(96/98)

Angra – SantaCruz

3 1,04(77/94)

0(96/98)


CERJ: Pára-raios em seções de suas linhasde 34,5 kV.

Linha “Macabu - Trajano de Moraes”

Instalação de pára-raios em maio de 2000

Antes da instalação: 20 desligamentostransitórios de Janeiro 1999 a Maio 2000.

Após instalação: 4 desligamentos transitóriosde Maio 2000 a Maio 2001.



COLÔMBIA - LT de 110 kV A aplicação de pára-raios em trechos da LTreduziu o índice de saídas de linha de 85 para42 desligamentos por 100 km - ano.

MÉXICO - LT’s de 115 kVA aplicação de 147 pára-raios em trechos de3 linhas de transmissão: Período de 1984 / 1992 - Média de

59,05 desligamentos 1993 / 1994 - 32 / 16 desligamentos


Análise do desempenho da linha - 69 kV

Comprimento da LT: 9,5 km Espaçamento médio entre vãos:196 m Nível ceráunico:40 Terreno acidentado No estimado de descargas: 33,7 descargas / 100 km - ano

0,96 m

1,2 m

16,3 m

1,2 m

1,2 m

1,7 m 1,7 m



0

20

40

60

80

100

120

140

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 500

Impedância de aterramento (ohms)

Pe

rce

nta

ge

m d

e f

alh

as

Sem blindagem

Cabo guarda

Cabo guarda (corrigido)

1 pára-raios por estrutura




Estudo de desempenho de uma LT de 230 kV

Objetivo do estudo:

Estudar o desempenho da LT Guilman Amorin -Ipatinga, com tensão nominal de 230 kV devidoàs descargas atmosféricas.

Motivação do estudo:

Desligamentos transitórios por backflashoverprovocam variações momentâneas de tensão naregião de Ipatinga, com saída de grandescargas.


Características da LT:

Extensão: 51 km Vão médio: 550 metros Potência média: 120 MW Densidade de descargas à

terra: 6 descargas/km2/ano Número de desligamentos

por 100 km - ano (ano 2000):10

LT numa região com elevadaconcentração de consumidoresindustriais.


Registro de uma perda de carga de 336 MWh devido a uma variação momentânea de tensão proveniente de um backflashover


Análise do desempenho da linha

Estudos de desempenho da linha:

Simulação computacional Aplicação de impulsos de corrente com

amplitude de 42 kA e forma de impulso 2,6/62 us Análise da linha para a configuração atual e

considerando melhoria no sistema deaterramento e instalação pára-raios

Número de incidência de descargas sobre a LT:55,7 descargas / 100 km / ano



Estudos de absorção de energia pelosPR´s:

Simulação computacional utilizando o EMTP

Aplicação de impulsos de corrente comamplitude de 42 kA e forma de impulso 2,6/62 us

Determinação das energias considerandodescargas sobre estruturas e falha de blindagem


Estudos de desempenho da linha

Configuração atual

Faixa devalores

medidos(ohms)

Valor médio edesvio padrãodas medições

Númeromediçõesobtidas

Probabilidadede ocorrência

(%)

Probabilidadeacumulada

(%)

0 a 30 17,9 / 3,8 30 32,61 32,61

30 a 60 44,3 / 8,9 17 18,48 51,09

60 a 90 71,4 / 8,3 13 14,13 65,22

90 a 150 116,5 / 13,8 9 9,78 75,00

150 a 210 184,5 / 13,3 8 8,70 83,70

210 a 300 254,2 / 23,2 8 8,70 92,40

Maior 300 300,0 / ... 7 7,61 100,00




Trecho Número deestruturas

Resistênciamédia (ohms)

Correntecrítica (kA)

0 a 30 30 18,0 150,0

30 a 60 17 44,0 70,3

60 a 90 13 71,0 50,8

90 a 150 9 117,0 39,1

150 a 210 8 185,0 32,0

210 a 330 8 254,0 28,1

Maior 300 7 300,0 26,6




15,4 desligamentos / 100 km /ano

0 32,6 51,1 65,2 75,0 83,9 92,4

18 44 71 117 185 254 300




0

500

1000

1500

2000

2500

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Tempo (us)

Tens

ão n

a ca

deia

de

isol

ador

es

(kV

)

18 ohms

44 ohms

71 ohms

117 ohms

185 ohms

254 ohms

300 ohms



Desempenho atual: 10 desl./100 km/ano Melhoria do aterramento: 3,3 desl./100 km/ano 2 PR’s para Zat 30 ohms:

6,8 desl./100 km/ano 2 PR’s por estrutura: 6,3 desl./100 km/ano 3 PR’s para Zat 30 ohms:

0,4 desl./100 km/ano 3 PR’s por estrutura: 0,0 desl./100 km/ano 2 PR p/ Zat 30 ohms e 3 PR’s p/ Zat 71

ohms: 2,2 desl./100 km/ano


Estudos de absorção de energia:

Incidência de uma descarga com amplitudede 200 kA sobre a estrutura, para valores deimpedância de aterramento médias de 18, 71e 300 ohms.

Falha de blindagem com a incidência de umadescarga com amplitude de 6,5 kA, paravalores de impedâncias de aterramento de18 e 300 ohms.


Estudos de absorção de energia:

Energia máx. 494 kJ 2,6 kJ / kV - PR´s 192 kV

Impedância de Energia absorvida pelos pára-raios (kJ)

aterramento Descarga na estrutura Falha de(ohms) 2 PR´s 3 PR´s blindagem

18,0 82,0 72,0 13,0

71,0 291,0 237,0 -----

300,0 494,0 398,0 10,0



Análise econômica:

Arranjo Desligamento por100 km - ano

Tempo deretorno do

investimento

VPL (R$)10 anos

Aterramento 3,3 0,3 3.313.075,00

(1) 6,3 1,8 1.622.178,00

(2) 5,9 3,7 946.680,00

(3) 0,4 1,3 3.791.643,00

(4) 0,0 2 3.438.026,00

(5) 1,4 1,8 3.086.103,00


Síntese dos resultados gerais

Arranjo Desligamento por100 km - ano

Taxa de falha Melhoria nodesempenho (%)

Atual 15,4 27,6 ---

Melhoria doaterramento

3,3 5,9 79

(1) 6,3 11,1 60

(2) 5,9 10,5 62

(3) 0,4 0,6 97

(4) 0,0 0,0 100

(5) 1,4 2,2 91


A aplicação de pára-raios de linha ao longo detoda a extensão de uma LT, ou em trechos daLT,associada em muitas vezes à melhoria dosistema de aterramento, acarreta na redução doíndice de desligamento da linha, melhorando oseu desempenho frente às descargasatmosféricas.

Necessidade de um estudo técnico e econômicoespecífico para a LT sob análise, de forma a seobter uma solução otimizada para a melhoria dodesempenho da linha.


O dimensionamento adequado da capacidade deabsorção de energia dos pára-raios é um fatorde vital importância quando da realização deestudos de desempenho de LT’s, pois acapacidade de absorção de energia do pára-raios consiste num dos fatores mais importantespara um desempenho adequado desses nossistemas.


Ensaios em pára-raiosEnsaios em pára-raios

Classificação dos ensaios

Ensaios de tipo:

Conjunto de ensaios realizados em corpos-de-prova, específicos para cada ensaio, montadoscom componentes normais de fabricação, quetem por objetico verificar as características deprojeto do pára-raios e a conformidade do mesmocom as normas técnicas aplicadas.

Salvo acordo entre fabricante e o comprador,enquanto não houver alteração no projeto,nos materiais ou no processo de fabricação, estesensaios não precisam ser repetidos.

ENSAIOS EM PÁRA-RAIOSENSAIOS EM PÁRA-RAIOS


Ensaios de rotina:

Consiste em um conjunto de ensaios realizadosem cada elemento de pára-raios ou pára-raioscompleto, com o objetivo de verificar ascaracterísticas mínimas de qualidade euniformidade de produção em conformidade como projeto.



Ensaios de recebimento:

Consiste em um conjunto de ensaios realizadosem elementos de pára-raios, ou pára-raioscompleto, na presença do comprador ou seurepresentante, com o objetivo de verificar aconformidade dos resultados obtidos com osvalores garantidos pelo fabricante.


Normas técnicas aplicáveis Para pára-raios sem centelhadores:

IEC 60099-4/2001 Surge Arresters - Part 4: "Metal-Oxide surge arresters without gaps for a.c. systems".

ANSI C62.11/1999 "IEEE Standard for Metal-Oxide surge arresters for AC power circuits".

Em adição às normas IEC e ANSI acima referenciadas, existem outras importantes normas, tais como as normas CSA (Canadá), JEC (Japão) e AS (Austrália).


Ensaios em pára-raios de ZnO

Ensaios de tipo:

1. Ensaios de tensão suportável no invólucro sem a parteinterna ativa

2. Ensaio de tensão residual- para impulso de corrente íngreme;- para impulso atmosférico;- para impulso de manobra;

3. Ensaios de corrente suportável de impulso:- Ensaio de corrente de impulso retangular de longa duração, para pára-raios 2,5 kA e 5 kA;- Ensaio de descarga de linhas de transmissão: pára-

raios 10 kA classes 1 a 3 e 20 kA classes 4 e 5;



Ensaios de tipo:

4. Ensaio de ciclo de operação- Ensaio de ciclo de operação para impulso de

corrente elevada;- Ensaio de ciclo de operação sob impulso de

manobra;5. Levantamento da característica "tensão de frequência industrial x tempo"6. Ensaios de alívio de sobrepressão interna, aplicável a

pára-raios de ZnO classe estação com invólucro deporcelana ou invólucro polimérico com espaçamentointerno de ar

7. Ensaio de corrente suportável de curto-circuito



Ensaios de tipo:

8. Ensaios de tensão de radiointerferência e de ionizaçãointerna (ANSI)

9. Ensaios do desligador automático, quando aplicável10. Ensaio de poluição artificial (ANSI)11. Ensaio de estanqueidade12. Ensaio de medição das descargas parciais (IEC)13. Ensaio de distribuição de corrente, em pára-raios multi

colunas;



Ensaios de rotina:

1. Medição da tensão de referência2. Medição da tensão residual para impulso

atmosférico à corrente de descarga nominal3. Ensaio de medição das descargas parciais 4. Ensaio de distribuição de corrente, em pára-raios

multi colunas5. Ensaio de estanqueidade



Ensaios de recebimento:

1. Medição da tensão de referência2. Medição da tensão residual para impulso

atmosférico à corrente de descarga nominal3. Medição de descargas parciais4. Medição da componente resistiva da corrente de

fuga a MCOV (ET’s)



Ensaio de Tensão residual (3 amostras)Tensão residual para impulso de frente íngreme (1/2)

Uma aplicação de impulso de corrente, com amplitude equivalente a corrente de descarga nominal do pára-raios



Ensaio de Tensão residual (3 amostras)Tensão residual para impulso atmosférico (8/20)

Aplicação em cada amostra, de três impulsos de corrente, com amplitudes equivalentes a meia, uma e duas vezes a corrente de descarga nominal do pára-raios.

Obtem-se a curva Tensão residual x corrente de descarga



Ensaio de Tensão residual (3 amostras)Tensão residual para impulso de manobra (30/60)

Duas aplicações de impulso de corrente, com amplitudes definidas em função da amostra a ser

ensaiada.



Ensaio corrente suportável de longa duração

Impulso de corrente retangular - Pára-raios de 5 kA

Aplicação de 18 impulsos de corrente, com amplitude de 150 A e duração virtual de crista de 2000 microsegundos.



Ensaio corrente suportável de longa duração

Descarga de linhas de transmissão - Pára-raios 10 kA (classes 1 a 3 de DLT) e 20 kA (classes 4 e 5 de DLT)

Aplicação de 18 impulsos de corrente, com os parâmetros do gerador de impulso definidos de acordo com a classe de descarga de linha da amostra ensaiada.



Ensaio corrente suportável de longa duraçãoDescarga de linhas de transmissão



Ensaio corrente suportável de longa duraçãoDescarga de linhas de transmissão



Ensaio de ciclo de operaçãoEnsaio de envelhecimento acelerado



Ensaio de ciclo de operaçãoVerificação da equivalência térmica



Ensaio de ciclo de operação Verificação da equivalência térmica



Ensaio de ciclo de operação para impulso decorrente elevada

Pára-raios com corrente de descarga nominal de 1,5 kA, 5 kA e 10 kA classe 1 de DLT.



Ensaio de ciclo de operação para impulso decorrente elevada

Impulsos de corrente com forma 4/10 e amplitude função das características das amostras ensaiadas



Ensaio de ciclo de operação para impulso demanobra

Pára-raios com corrente de descarga nominal de 10 kA classes 2 e 3 de DLT e 20 kA classes 4 e 5 DLT.



Ensaio de ciclo de operação para impulso demanobra

Aplicação de uma descargade linhas de transmissão,(no exemplo classe 2).

Aplicação da tensão nominal da seção sob ensaio por 10 s, seguida da aplicação daMCOV por 30 minutos



Ensaio de ciclo de operação

Verificação da estabilidade térmica, através da medição da corrente resistiva 2 minutos e 30 minutos após a aplicação da MCOV



Ensaio de ciclo de operação

Variação da temperatura e das perdas wattscom o tempo durante a aplicação da MCOV


Ensaios em pára-raios de ZnO Ensaio de corrente de falta e alívio de sobrepressão


Ensaios em pára-raios de ZnO Distribuição de corrente – Pára-raios multi colunas

CRC = IT / Imax

CRC Coeficiente de repartição de corrente

IT Corrente total aplicada no ensaio de impulso de

corrente (500 A – 30/60 e 10.000 – 8/20)

Imax Corrente máxima que circula por uma das

colunas do pára-raios

- Ensaio de rotina em todos os pára-raios- Ensaio realizado antes e após aos ensaios de ciclo de

operação, curva TOV e descarga de linhas de transmissãopara fins de comparação.



Ensaios específicos a pára-raios poliméricos:

Com o crescimento do mercado dos pára-raios com invólucro polimérico, ensaios específicos têm se mostrado muito importantes para a avaliação do desempenho desses pára-raios.




Ensaio de penetração de umidade

Ensaio tem por objetivo simular as condições que propiciam a entrada de umidade no interior dos pára-raios.




Ensaio de envelhecimento acelerado do invólucro isolante

Verifica o desempenho do material polimérico utilizado no invólucro do pára-raios, quando submetido a diferentes condições ambientais.


FINFIN

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CAP-III, Part 4 Aplica de Pararrayos LT