parte 1

ABNT/CB-03PROJETO 03:064.10-100/1

JUL 2014

Proteo contra descargas atmosfricas Parte 1: Princpios gerais

APRESENTAO

1) Este Projeto foi elaborado pela Comisso de Estudo de Proteo contra Descargas Atmosfricas (CE-03:064.10) do Comit Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), nas reunies de:

23.06.2005 28.07.2005 01.09.2005

27.10.2005 03.11.2005 01.12.2005

02.02.2006 02.03.2006 13.04.2006

04.05.2006 13.06.2006 03.08.2006

05.10.2006 16.11.2006 07.12.2006

09.02.2007 14.03.2007 09.04.2007

10.05.2007 15.06.2007 12.07.2007

17.08.2007 11.10.2007 08.11.2007

14.02.2008 10.04.2008 08.05.2008

12.06.2008 17.07.2008 14.08.2008

11.09.2008 09.10.2008 12.02.2009

19.03.2009 09.04.2009 27.04.2009

04.06.2009 16.07.2009 13.08.2009

03.09.2009 08.10.2009 05.11.2009

10.12.2009 07.08.2010 09.09.2010

25.11.2010 10.03.2011 13.06.2011

03.11.2011 01.12.2011 11.06.2012

02.08.2012 28.02.2013 23.05.2013

a) Este Projeto, juntamente com os projetos, 03:064.10-100/2 03:064.10-100/3 e 03:064.10-100/4 so previstos para cancelar e substituir a ABNT NBR 5419:2005, quando aprovado, sendo que nesse nterim a referida norma continua em vigor;

b) Este Projeto previsto para receber a seguinte numerao aps sua aprovao como Norma Brasileira: ABNT NBR 5419-1

ABNT 2014

Todos os direitos reservados. Salvo disposio em contrrio, nenhuma parte desta publicao pode ser modificada ou utilizada de outra forma que altere seu contedo. Esta publicao no um documento normativo e tem apenas a incumbncia de permitir uma consulta prvia ao assunto tratado. No autorizado postar na internet ou intranet sem prvia permisso por escrito. A permisso pode ser solicitada aos meios de comunicao da ABNT.

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ABNT/CB-03PROJETO03:064.10-100/1

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c) No tem valor normativo.

2) Aqueles que tiverem conhecimento de qualquer direito de patente devem apresentar esta informao em seus comentrios, com documentao comprobatria;

3) Tomaram parte na sua elaborao:

Participante Representante

SESI E SENAI Alexandre C. Martinez

LPM Alvaro Marziliak Jr

PETROBRS Anderson Luiz A. Ribeiro

BUDGET ENG. Antonio Carlos Mori

PROELCO Antonio R. Panicali

VBM. PROJ. ASSEC. INSTALAES Ariovaldo da S. Martins

REIS MIRANDA ENG.. Armando P. Reis Miranda

POLI USP Carlos A. F. Sartori

SOTA CONSULTORIA Carlos Alberto Sotille

SINDUSCON / SECOVI Cludio J. Goldstein

ERICO Claudio Ruman

TARGET ENG Cristiano Ferraz de Paiva

GLOLANI COMERCIAL LTDA Danilo G Santos

BANDEIRANTE ENERGIA Domenico Svio Santos

ENCONTRE ENGENHARIA Duilio Moreira Leite

LAMBDA CONSULTORIA Edson Martinho

SINDICEL Eduardo Daniel

ASSEAG/STDE Eduardo Vazentini

AFEAL Fabola Rago

CIA CATAGUAZES Filipe Rios Penha

GALENO GOMES ENG. Galeno Lemos Gomes

ELETRIZAR ENGENHARIA Gilberto M. Falcoski

CELESC Guilherme M.T. Cobayashi

IEE/USP Hlio Sueta

GILCO PROTEO ELTRICA Igidio G.L. Castro

ENG. AUTNOMO Joo Albino Robles


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COPPERSTEEL BIMETLICOS LTDA Joo Henrique Zancanela

GIULIETTO MODENA ENG. - GUISMO Jobson Modena

TERMOTCNICA Jos Barbosa de Oliveira

EMERSON NETWORK POWER Jos Cludio de O. e Silva

EMBRASTEC Jos Marcio Rosa

MEMBRO DA CE 64.01 Jos Rubens A Souza

MANHATTAN ELETRONIC Juan Alexandre Suarez

PLP Juliano A Pallaro

HINDELET Levi C. F. da Silva

EMILIA TAKAGI RIBEIRO Luiz A Ribeiro

PROTEQSEN Luiz A. Licurci

MEGABRS Luiz A. Pettoruti

MASUKI ENGENHARIA Luiz M. Masuki

PROCION ENG / ABRASIP Luiz O. Costi

SCHNEIDER ELECTRIC Luiz Rosendo Tost Gomes

MEGABRS Manuel J. Leibovich

ERICO Marcelo Lugli

IEE/USP Mrio Csar E.S. Ramos

IFSP - INST FEDERAL DE SP Mario Sergio Cambraia

THEKA DO BRASIL Marius B. Rebuzzi

EMILIA TAKAGI ENG. Mauricio Vagner M Torres

RAYCON Milton Julio Zanluqui

TERMOTCNICA Normando V.B.Alves

LPM MONTAGENS INDUSTRIAIS Pablo E. Pacheco M.

ELETRO-ESTUDOS ENGENHARIA Paulo Edmundo da F. Freire

BANDEIRANTE ENERGIA Paulo S.R. Patrcio

MUNDO ELTRICO Paulo Takeyama

VALE S.A. Pedro Resende Coelho

CONSULTOR AUTNOMO Pedro S. Sumodjo

PETROBRS Renato Gouvea Valk

INSTRUMENTEC Renato J Julio

FIRTENGE / SINDUSCON Renato M Oliveira

CONSULTOR AUTNOMO Ricardo Corra Vercio


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FASTWELD Rinaldo J. Botelho

OBO BETTERMAMM Roberto Halway

CONEXEL Robinson Zanon Gomes

KASCHER ENGENHARIA Ronaldo Kascher Moreira

SECOVI-SP Ronaldo S

O SETOR ELTRICO Sergio Bogomoltz

OBO BETTERMANN Srgio Roberto

ST&SC SERVIOS TCNICOS LTDA Srgio T Sobral

OBO BETTERMAMM Solenio Augusto Araujo

HELLERMANN TITON Valdir RB Pinto

FISCHMANN ENGENHARIA S/C LTDA Victor Fischmann

METR-SP Victor M.A.S. Vasconcelos

INSTRUMENTEC Willian Donizete Carvalho

MAZ ENGENHARIA Willy Wilker B Gomes


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Lightning protection Part 1: General principles

Prefcio

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) o Foro Nacional de Normalizao. As Normas Brasileiras, cujo contedo de responsabilidade dos Comits Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Normalizao Setorial (ABNT/ONS) e das Comisses de Estudo Especiais (ABNT/CEE), so elaboradas por Comisses de Estudo (CE), formadas pelas partes interessadas no tema objeto da normalizao.

Os Documentos Tcnicos ABNT so elaborados conforme as regras da Diretiva ABNT, Parte 2.

A ABNT chama a ateno para que, apesar de ter sido solicitada manifestao sobre eventuais direitos de patentes durante a Consulta Nacional, estes podem ocorrer e devem ser comunicados ABNT a qualquer momento (Lei n 9.279, de 14 de maio de 1996).

Ressalta-se que Normas Brasileiras podem ser objeto de citao em Regulamentos Tcnicos. Nestes casos, os rgos responsveis pelos Regulamentos Tcnicos podem determinar outras datas para exigncia dos requisitos desta Norma, independentemente de sua data de entrada em vigor.

A ABNT NBR 5419-1 foi elaborada no Comit Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), pela Comisso de Estudo de Proteo contra Descargas Atmosfricas (CE-03:064.10). O Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital n XX, de XX.XX.XXXX a XX.XX.XXXX, com o nmero de Projeto 03:064.10-100/1.

As ABNT NBR 5419-1 (Projeto 03:064.10-100/1), ABNT NBR 5419-2 (Projeto 03:064.10-100/2), ABNT NBR 5419-3 (Projeto 03:064.10-100/3) e ABNT NBR 5419-4 (Projeto 03:064.10-100/4) cancelam e substituem a ABNT NBR 5419:2005.

A aplicao da ABNT NBR 5419 no dispensa o respeito aos regulamentos de rgos pblicos aos quais a instalao deve satisfazer.

As instalaes eltricas cobertas pela ABNT NBR 5419 esto sujeitas tambm, naquilo que for pertinente, s normas para fornecimento de energia estabelecidas pelas autoridades reguladoras e pelas empresas distribuidoras de eletricidade.

A ABNT NBR 5419, sob o ttulo geral Proteo contra descargas atmosfricas, tem previso de conter as seguintes partes:

Parte 1: Princpios gerais;

Parte 2: Gerenciamento de risco;

Parte 3: Danos fsicos a estruturas e perigos vida

Parte 4: Sistemas eltricos e eletrnicos internos na estrutura


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O Escopo desta Norma Brasileira em ingls o seguinte:

Scope

This part of ABNT NBR 5419 establishes the requirements for lightning protection determination.

This part of ABNT NBR 5419 provides grants for use in projects of lightning protection.

The applicability of this part of ABNT NBR 5419 may have restrictions specially in human life protection when it is based on indirect effects of lightning

This part of ABNT NBR 5419 does not apply on Railway systems; Vehicles, aircraft, ships and offshore platforms; High pressure underground pipes; Pipes and supply lines and telecommunications placed outside of the structure.

NOTE Usuallythesesystemscomplywiththespecialregulationsestablishedbyspecificauthorities.


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Introduo

No h dispositivos ou mtodos capazes de modificar os fenmenos climticos naturais a ponto de se prevenir a ocorrncia de descargas atmosfricas. As descargas atmosfricas que atingem estruturas (ou linhas eltricas e tubulaes metlicas que adentram nas estruturas) ou que atingem a terra em suas proximidades so perigosas s pessoas, s prprias estruturas, seus contedos e instalaes. Portanto, medidas de proteo contra descargas atmosfricas devem ser consideradas.

A necessidade de proteo, os benefcios econmicos da instalao de medidas de proteo e a escolha das medidas adequadas de proteo devem ser determinados em termos do gerenciamento de risco. O mtodo de gerenciamento de risco est contido no PN 03:064.10-100/2.

As medidas de protees consideradas na ABNT NBR 5419 so comprovadamente eficazes na reduo dos riscos associados s descargas atmosfricas.

Todas as medidas de proteo contra descargas atmosfricas formam a proteo completa contra descargas atmosfricas. Por razes prticas, os critrios para projeto, instalao e manuteno das medidas de proteo so considerados em dois grupos separados:

o primeiro grupo se refere s medidas de proteo para reduzir danos fsicos e riscos vida dentro de uma estrutura e est contido no PN 03:064.10-100/3;

o segundo grupo se refere s medidas de proteo para reduzir falhas de sistemas eltricos e eletrnicos em uma estrutura e est contido no PN 03:064.10-100/4.

As conexes entre as partes da ABNT NBR 5419 so ilustradas na Figura 1.

ABNT NBR 5419-1

ABNT NBR 5419-2

MPS

Medidas de proteo

A ameaa da descarga atmosfrica

Proteo contra descargas atmosfricas PDA

SPDA

Riscos associados descarga

ABNT NBR 5419-3 ABNT NBR 5419-4

IEC 2612/10

Figura 1 ConexesentreaspartesdaABNTNBR5419


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1 Escopo

Esta Parte da ABNT NBR 5419 estabelece os requisitos para a determinao de proteo contra descargas atmosfricas.

Esta Parte da ABNT NBR 5419 fornece subsdios para o uso em projetos de proteo contra descargas atmosfricas.

A aplicabilidade desta Parte da ABNT NBR 5419 pode ter restries especialmente na proteo da vida humana quando for baseada em efeitos indiretos de descargas atmosfricas.

Esta Parte da ABNT NBR 5419 no se aplica a sistemas ferrovirios; veculos, avies, navios e plataformas offshore, tubulaes subterrneas de alta presso, tubulaes e linhas de abastecimento e telecomunicaes colocados fora da estrutura.

NOTA Usualmente, estes sistemas obedecem a regulamentos especiais elaborados por autoridades especficas.

2 Referncias normativas

Os documentos relacionados a seguir so indispensveis aplicao deste documento. Para refern-cias datadas, aplicam-se somente as edies citadas. Para referncias no datadas, aplicam-se as edies mais recentes do referido documento (incluindo emendas).

ABNT NBR 5410, Instalaes eltricas de baixa tenso

ABNT NBR 6323,GalvanizaodeprodutosdeaoouferrofundidoEspecificao

ABNT NBR 13571, Haste de aterramento ao-cobreado e acessrios

PN 03:064.10-100/2, Proteo contra descargas atmosfricas Parte 2: Gerenciamento de risco

PN 03:064.10-100/3, Proteo contra descargas atmosfricas Parte 3: Danos fsicos a estruturas e perigos vida

PN 03:064.10-100/4, Proteo contra descargas atmosfricas Parte 4: Sistemas eltricos e eletrnicos internos na estrutura

ABNT NBR IEC 60079-10-1, AtmosferasexplosivasParte10-1:ClassificaodereasAtmosferasexplosivasdegs

ABNT NBR IEC 60079-10-2, AtmosferasexplosivasParte10-2:ClassificaodereasAtmosferasde poeiras combustveis

ABNT NBR IEC 60079-14, Atmosferas explosivas Parte 14: Projeto, seleo e montagem de instalaes eltricas

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3 Termosedefinies

Para os efeitos deste documento, aplicam-se os seguintes termos e definies.

3.1 descarga atmosfrica para terra (lightning flash to earth) descarga eltrica de origem atmosfrica entre nuvem e terra, consistindo de uma ou mais componentes da descarga atmosfrica

3.2 descarga descendente (downward flash)descarga atmosfrica iniciada por um lder descendente de uma nuvem para terra

3.3 descarga ascendente (upward flash)descarga atmosfrica iniciada por um lder ascendente de uma estrutura aterrada para uma nuvem

3.4 componente da descarga atmosfrica (lightning stroke)descarga eltrica singela de uma descarga atmosfrica para a terra

3.5 componente curta da descarga atmosfricaparte de uma descarga atmosfrica para a terra que corresponde a um impulso de corrente

NOTA A corrente em questo tem um tempo para o meio valor T2 tipicamente inferior a 2 ms (ver Figura A.1).

3.6 componente longa da descarga atmosfrica (long stroke) parte de uma descarga atmosfrica para a terra que corresponde a componente da corrente de continuidade

NOTA A durao Tlongo (intervalo entre o valor 10 % na frente at o valor 10 % na cauda) desta corrente de continuidade tipicamente superior a 2 ms e menor que 1 s (ver Figura A.2).

3.7 mltiplos componentes da descarga atmosfrica (multiple strokes)descarga atmosfrica para a terra que consiste em mdia de trs a quatro componentes, com um intervalo de tempo tpico entre eles de cerca de 50 ms

NOTA H relatos de eventos que tm algumas dezenas de golpes com intervalos entre eles entre 10 ms e 250 ms.

3.8 ponto de impacto (point of strike) ponto onde uma descarga atmosfrica atinge a terra, ou um objeto elevado (por exemplo, estrutura, SPDA, servios, rvore, etc.)

NOTA Uma descarga atmosfrica para a terra pode ter diversos pontos de impacto.

3.9 corrente da descarga atmosfrica (lightning current) icorrente que flui no ponto de impacto

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3.10 valor de pico da corrente Imximo valor da corrente de descarga atmosfrica

3.11 taxa mdia de variao da frente de onda do impulso de corrente taxa mdia de variao da corrente em sua frente de onda no intervalo entre os instantes em que so atingidos 10 % e 90 % do valor de pico (ver Figura A.1)

NOTA Este parmetro expresso pela diferena dos valores da corrente i = i(t2) i(t1), no incio e no final do intervalo t = t2 t1, dividido pelo valor do intervalo t.

3.12 tempo de frente da onda de corrente de impulso T1parmetro virtual definido como 1,25 vez o intervalo de tempo entre os instantes em que os valores de 10 % e 90 % do valor de pico so atingidos (ver Figura A.1)

3.13 origem virtual da corrente de impulso O1ponto de interseco com o eixo dos tempos de uma linha reta traada por meio dos pontos de referncia de 10 % e 90 % do valor de pico (ver Figura A.1); ele precede em 0,1 T1 do instante no qual a corrente atinge 10 % do seu valor de pico

3.14 tempo at o meio valor da cauda da onda de corrente de impulso T2parmetro virtual definido como um intervalo de tempo entre a origem virtual O1 e o instante no qual a corrente decresceu metade do valor de pico (ver Figura A.1)

3.15 durao da descarga atmosfrica (flash duration) Tintervalo de tempo durante o qual a corrente da descarga atmosfrica flui no ponto de impacto

3.16 durao da componente longa da descarga atmosfrica (duration of long stroke current) Tlongaintervalo de tempo durante o qual a corrente em uma descarga atmosfrica longa permanece entre 10 % do valor de pico no incio do crescimento da corrente de continuidade e 10 % do valor de pico ao final do decrscimo desta corrente (ver Figura A.2)

3.17 carga de uma descarga atmosfrica (flash charge) Qflashvalor resultante da integral da corrente no tempo de uma descarga atmosfrica

3.18 carga do impulso Qcurtavalor resultante da integral no tempo da corrente do impulso relacionado descarga atmosfrica


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3.19 carga da componente longa da descarga atmosfrica (long stroke charge) Qlongavalor resultante da integral da corrente no tempo da componente longa da descarga atmosfrica

3.20 energiaespecfica W/Rvalor resultante da integral da corrente ao quadrado da descarga atmosfrica no tempo

NOTA Este parmetro representa a energia dissipada pela corrente da descarga atmosfrica em uma resistncia de valor unitrio.

3.21 energiaespecficadeumimpulsodecorrentevalor resultante da integral da corrente ao quadrado para a durao de uma descarga atmosfrica curta

NOTA A energia especfica da componente longa da corrente de uma descarga atmosfrica desprezvel.

3.22 estrutura a ser protegida estrutura para qual a proteo contra os efeitos das descargas atmosfricas necessria de acordo com esta Parte da ABNT NBR 5419

NOTA 1 A estrutura a ser protegida pode ser parte de uma estrutura maior.

NOTA 2 Estrutura: termo genrico que define um elemento a ser protegido pelo SPDA, por exemplo, edificaes, prdios, rvores, massas metlicas (antenas, guarda corpos, etc.).

3.23 linha linha de energia ou linha de telecomunicao conectada estrutura a ser protegida

3.24 linhasdetelecomunicaes(telecommunication lines)linhas utilizadas para comunicao entre equipamentos que podem ser instalados em estruturas separadas, como as linhas telefnicas e as linhas de dados

3.25 linhas de energia (power lines)linhas que fornecem energia eltrica para dentro de uma estrutura aos equipamentos eletrnicos e eltricos de potncia localizados nesta, como as linhas de alimentao em baixa tenso (BT) ou alta tenso (AT)

3.26 descarga atmosfrica na estrutura (lightning flash to a structure)descarga atmosfrica em uma estrutura a ser protegida

3.27 descarga atmosfrica perto de uma estrutura (lightning flash near a structure)descarga atmosfrica que ocorre perto o suficiente de uma estrutura a ser protegida e que pode causar sobretenses perigosas


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3.28 sistema eltricosistema que incorpora componentes de alimentao em baixa tenso

3.29 sistema eletrnico sistema que incorpora os componentes de uma instalao eltrica de sinal, por exemplo, equipamentos eletrnicos de telecomunicaes, controladores microprocessados, sistemas de instrumentao, sistemas de rdio

3.30 sistemas internossistemas eltricos e eletrnicos dentro de uma estrutura

3.31 danos fsicos danos a uma estrutura (ou a seu contedo) ou a uma linha devido aos efeitos mecnicos, trmicos, qumicos ou explosivos da descarga atmosfrica

3.32 ferimentos a seres vivosferimentos, incluindo perda da vida, em pessoas ou animais devido a tenses de toque e de passo causadas pelas descargas atmosfricas

NOTA Apesar dos seres vivos poderem se machucar de outras formas, nesta Parte da ABNT NBR 5419, o termo ferimentos a seres vivos se limita ameaa devido a choque eltrico (dano tipo D1).

3.33 falha de sistemas eletroeletrnicosdanos permanentes de sistemas eletro-eletrnicos devido aos LEMP

3.34 pulso eletromagntico devido s descargas atmosfricas (lightning electromagnectic impulse) LEMPtodos os efeitos eletromagnticos causados pela corrente das descargas atmosfricas por meio de acoplamento resistivo, indutivo e capacitivo, que criam surtos e campos eletromagnticos radiados

3.35 surtoefeitos transitrios causados por LEMP que aparecem na forma de sobretenso e/ou sobrecorrente

3.36 zona de proteo contra descarga atmosfrica raio (lightning protection zone LPZ) ZPRzona onde o ambiente eletromagntico causado pelo raio definido

NOTA O contorno de uma ZPR no necessariamente dado por elementos fsicos (por exemplo, paredes, piso e teto).

3.37 risco Rvalor da perda mdia anual provvel (pessoas e bens) devido descarga atmosfrica em relao ao valor total (pessoas e bens) da estrutura a ser protegida


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3.38 risco tolervel RTvalor mximo do risco que pode ser tolervel para a estrutura a ser protegida

3.39 nvel de proteo contra descargas atmosfricas (lightning protection level LPL) NPnmero associado a um conjunto de parmetros da corrente eltrica para garantir que os valores especificados em projeto no esto superdimensionados ou subdimensionados quando da ocorrncia de uma descarga atmosfrica

3.40 medidas de proteo medidas a serem adotadas na estrutura a ser protegida, com o objetivo de reduzir os riscos

3.41 proteo contra descargas atmosfricas (lightning protection LP) PDA sistema completo para proteo de estruturas contra as descargas atmosfricas, incluindo seus sistemas internos e contedo, assim como as pessoas, em geral consistindo em SPDA e MPS

3.42 sistema de proteo contra descargas atmosfricas (lightning protection system LPS) SPDAsistema utilizado para reduzir danos fsicos devido s descargas atmosfricas em uma estrutura

NOTA Um SPDA consiste em sistemas externo e interno de proteo contra descargas atmosfricas.

3.43 SPDA externo (external lightning protection system)parte do SPDA composto pelos subsistemas de captao, descida e aterramento

3.44 SPDA interno (internal lightning protection system)parte do SPDA consistindo em ligaes equipotenciais e/ou isolao eltrica do SPDA externo

3.45 subsistema de captao (air-termination system)parte de um SPDA externo usando elementos metlicos como hastes, condutores em malha ou cabos em catenria, projetados e posicionados para interceptarem descargas atmosfricas

3.46 subsistema de descida (down-conductor system)parte de um SPDA externo que tem como objetivo conduzir a descarga atmosfrica do subsistema de captao ao subsistema de aterramento

3.47 subsistema de aterramento (earth-termination system)parte de um SPDA externo que tem como objetivo conduzir e dispersar a descarga atmosfrica no solo

3.48 partes condutoras externas elementos metlicos que penetram ou saem da estrutura a ser protegida que podem se tornar um caminho para parte da corrente da descarga atmosfrica, como tubulaes, linhas metlicas, dutos metlicos etc.


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3.49 ligao equipotencial para descargas atmosfricas (lightning equipotential bonding ) EBligao ao SPDA de partes metlicas separadas, por conexes condutoras diretas ou por meio de dispositivos de proteo contra surtos, para reduzir diferenas de potenciais causadas pelas correntes das descargas atmosfricas

3.50 impedncia convencional de aterramento (conventional earthing impedance)relao entre os valores de pico da tenso e da corrente do eletrodo de aterramento, os quais, em geral, no acontecem simultaneamente

3.51 medidas de proteo contra surtos causados por LEMP (LEMP protection measures) MPS conjunto de medidas tomadas para proteger os sistemas internos contra os efeitos causados por LEMP

3.52 blindagem magntica tela metlica, em forma de malha ou contnua, que envolve a estrutura a ser protegida, ou parte dela, utilizada para reduzir falhas dos sistemas eletroeletrnicos

3.53 dispositivo de proteo contra surtos (surge protective device SPD) DPS dispositivo destinado a limitar as sobretenses e desviar correntes de surto. Contm pelo menos um componente no-linear

3.54 coordenao de DPSDPS adequadamente selecionados, coordenados e instalados para formar um conjunto que visa reduzir falhas dos sistemas internos

3.55 nvel de tenso nominal suportvel de impulso (rated impulse withstand voltage level) UWtenso suportvel de impulso definida pelo fabricante de um equipamento, ou de uma parte dele, caracterizando a suportabilidade especfica da sua isolao contra sobretenses

NOTA Para as finalidades desta Parte da ABNT NBR 5419, considera-se somente a tenso suportvel entre condutores vivos e a terra, conforme IEC 606641:2007, 392.

3.56 interfaces isolantes dispositivos que so capazes de reduzir surtos conduzidos nas linhas que adentram as zonas de proteo contra os raios (ZPR)

3.57 plano de refernciasuperfcie, geralmente plana, sobre a qual se faz a projeo do volume de proteo de elementos do sistema de captao ou sobre a qual se movimenta a esfera rolante na aplicao dos clculos dos mtodos de proteo. Vrios planos de referncia em diferentes nveis podem ser considerados na regio dos componentes do sistema de captao sob anlise


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3.58 equipotencializaoconjunto de medidas que visa a reduo das tenses nas instalaes causadas pelas descargas atmosfricas a nveis suportveis para essas instalaes e equipamentos por elas servidos, alm de reduzir riscos de choque eltrico. Tais medidas consistem tipicamente em ligaes entre partes metlicas das instalaes e destas ao SPDA, direta ou indiretamente (por meio de DPS), envolvendo massas metlicas de equipamentos, condutores de proteo, malhas de condutores instaladas sob ou sobre equipamentos sensveis, blindagens de cabos e condutos metlicos, elementos metlicos estruturais, tubulaes metlicas entre outros

NOTA Rigorosamente, equipotencializao um conceito que somente se aplica em corrente contnua ou, de forma aproximada, em baixas frequncias. Para as componentes de frequncias mais altas das correntes das descargas atmosfricas, algumas das medidas tipicamente empregadas com finalidade de equipotencializao podem ter efeito de reduo de tenso entre os pontos onde a ligao equipotencial feita, contanto que essa ligao seja curta (por exemplo, no mais que poucas dezenas de centmetros para condutores cilndricos de bitolas usuais em instalaes eltricas). Medidas como o uso de cabos blindados, o encaminhamento de cabos por condutos metlicos ou prximos a grandes estruturas condutoras so geralmente mais eficientes e espacialmente mais abrangentes em alta frequncia. A noo de equipotencializao de modo genrico, porm, til no controle da sobretenso durante a parte em que a progresso do impulso de corrente da descarga mais lenta, sobretenso esta que pode estar associada a elevados nveis de energia por conta da longa durao.

4 Parmetros da corrente da descarga atmosfrica

Os parmetros da corrente da descarga atmosfrica usados na srie IEC 62305 so relacionados no Anexo A.

Os parmetros de durao da corrente da descarga atmosfrica usados para anlise so relacionados no Anexo B.

As informaes para simulao da corrente da descarga atmosfrica para fins de ensaios so dadas no Anexo C.

Os parmetros bsicos para uso em laboratrio para simular os efeitos das descargas atmosfricas nos componentes do SPDA esto relatados no Anexo D.

Informaes sobre surtos devido s descargas atmosfricas em diferentes pontos da instalao so apresentadas no Anexo E.

5 Danos devido s descargas atmosfricas

5.1 Danos estrutura

A descarga atmosfrica que atinge uma estrutura pode causar danos prpria estrutura e a seus ocupantes e contedos, incluindo falhas dos sistemas internos. Os danos e falhas podem se estender tambm s estruturas vizinhas e podem ainda envolver o ambiente local. A extenso dos danos e falhas na vizinhana depende das caractersticas das estruturas e das caractersticas da descarga atmosfrica.

5.1.1 Efeitos das descargas atmosfricas sobre uma estrutura

As principais caractersticas das estruturas relevantes para os efeitos das descargas atmosfricas incluem:

a) construo (por exemplo, madeira, alvenaria, concreto, concreto armado, estrutura em ao);


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b) funo (residncia, escritrio, comrcio, rural, teatro, hotel, escola, hospital, museu, igreja, priso, shopping center, banco, fbrica, rea industrial, rea de prticas esportivas);

c) ocupantes e contedos (pessoas e animais, presena ou no de materiais combustveis ou explosivos, sistemas eltricos e eletrnicos de baixa tenso ou alta tenso suportvel);

d) linhas eltricas e tubulaes metlicas que adentram a estrutura (linhas de energia, linhas de telecomunicaes, tubulaes);

e) medidas de proteo existentes ou providas (por exemplo, medidas de proteo para reduzir danos fsicos e risco vida, medidas de proteo para reduzir falhas em sistemas internos);

f) dimenso do risco (estrutura com dificuldade de evacuao ou estrutura na qual pode haver pnico, estrutura perigosa s redondezas, estrutura perigosa ao ambiente).

A Tabela 1 apresenta os efeitos das descargas atmosfricas nos vrios tipos de estruturas.

Tabela 1 Efeitos das descargas atmosfricas nos vrios tipos de estruturas

Tipo de estrutura de acordo com

suafinalidadee/oucontedo

Efeitos das descargas atmosfricas

Casa de moradia

Perfurao da isolao das instalaes eltricas, incndio e danos materiais.

Danos normalmente limitados a objetos expostos ao ponto de impacto

ou no caminho da corrente da descarga atmosfrica.

Falha de equipamentos e sistemas eltricos e eletrnicos instalados (exemplos: aparelhos de TV, computadores, modems, telefones etc.).

Edificao em zona rural

Risco maior de incndio e tenses de passo perigosas, assim como danos materiais.

Risco secundrio devido perda de energia eltrica e risco de vida dos animais de criao devido falha de sistemas de controle eletrnicos de ventilao e suprimento de alimentos etc.

Teatro ou cinemaHotelEscolaShopping centersreas de esportes

Danos em instalaes eltricas que tendem a causar pnico (por exemplo, iluminao eltrica)

Falhas em sistemas de alarme de incndio, resultando em atrasos nas aes de combate a incndio.

BancoEmpresa de segurosEstabelecimento comercial etc.

Conforme acima, adicionando-se problemas resultantes da perda de comunicao, falha de computadores e perda de dados.


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Tabela 1 (continuao)

Tipo de estrutura de acordo com

suafinalidadee/oucontedo


HospitalCasa de tratamento mdicoCasa para idososCrechePriso

Conforme acima, adicionando-se os problemas relacionados a pessoas em tratamento mdico intensivo e a dificuldade de resgatar pessoas incapazes de se mover.

Indstria Efeitos adicionais dependendo do contedo das fbricas, que vo desde os menos graves at danos inaceitveis e perda de produo.

Museu e stio arqueolgicoIgreja

Perda de patrimnio cultural insubstituvel.

Estao de telecomunicaesEstao de gerao e transmisso de energia eltrica

Interrupes inaceitveis de servios ao pblico.

Fbrica de fogos de artifciosTrabalhos com munio

Incndio e exploso com consequncias planta e arredores.

Tipo de estrutura de acordo com sua finalidade e/ou contedo


Indstria qumicaRefinariaUsina nuclearIndstria e laboratrio de bioqumica

Incndio e mau funcionamento da planta com consequncias prejudiciais ao meio ambiente local e global.

5.1.2 Fontes e tipos de danos a uma estrutura

A corrente da descarga atmosfrica a fonte de danos. As seguintes situaes devem ser levadas em considerao em funo da posio do ponto de impacto relativo estrutura considerada:

a) S1: descargas atmosfricas na estrutura;

b) S2: descargas atmosfricas prximas estrutura;

c) S3: descargas atmosfricas sobre as linhas eltricas e tubulaes metlicas que entram na estrutura;


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d) S4: descargas atmosfricas prximas s linhas eltricas e tubulaes metlicas que entram na estrutura.

5.1.2.1 Descargas atmosfricas na estrutura

Podem causar:

a) danos mecnicos imediatos, fogo e/ou exploso devido ao prprio plasma quente do canal da descarga atmosfrica, ou devido corrente resultando em aquecimento resistivo de condutores (condutores sobreaquecidos), ou devido carga eltrica resultando em eroso pelo arco (metal fundido);

b) fogo e/ou exploso iniciado por centelhamento devido a sobretenses resultantes de acoplamentos resistivos e indutivos e passagem de parte da corrente da descarga atmosfrica;

c) danos s pessoas por choque eltrico devido a tenses de passo e de toque resultantes de acoplamentos resistivos e indutivos;

d) falha ou mau funcionamento de sistemas internos devido a LEMP.

5.1.2.2 Descargas atmosfricas prximas estrutura

Podem causar falha ou mau funcionamento de sistemas internos devido a LEMP.

5.1.2.3 Descargasatmosfricassobrelinhaseltricasetubulaesmetlicasqueadentramaestrutura

Podem causar:

a) fogo e/ou exploso iniciado por centelhamento devido a sobretenses e correntes das descargas atmosfricas transmitidas por meio das linhas eltricas e tubulaes metlicas;

b) danos a pessoas por choque eltrico devido a tenses de toque dentro da estrutura causadas por correntes das descargas atmosfricas transmitidas pelas linhas eltricas e tubulaes metlicas;

c) falha ou mau funcionamento de sistemas internos devido sobretenses que aparecem nas linhas que entram na estrutura.

5.1.2.4 Descargasatmosfricasprximasalinhaseltricasetubulaesmetlicasqueentramna estrutura

Podem causar falha ou mau funcionamento de sistemas internos devido sobretenses induzidas nas linhas que entram na estrutura.

Em consequncia, as descargas atmosfricas podem causar trs tipos bsicos de danos:

a) D1: danos s pessoas devido a choque eltrico;

b) D2: danos fsicos (fogo, exploso, destruio mecnica, liberao de produtos qumicos) devido aos efeitos das correntes das descargas atmosfricas, inclusive centelhamento;

c) D3: falhas de sistemas internos devido a LEMP.


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5.2 Tipos de perdas

Cada tipo de dano relevante para a estrutura a ser protegida, sozinho ou em combinaes com outros, pode, em consequncia, produzir diferentes perdas. O tipo de perda que pode ocorrer depende das caractersticas do prprio objeto.

Para efeitos da ABNT NBR 5419, so considerados os seguintes tipos de perdas, os quais podem aparecer como consequncia de danos relevantes estrutura:

a) L1: perda de vida humana (incluindo-se danos permanentes);

b) L2: perda de servio ao pblico;

c) L3: perda de patrimnio cultural;

d) L4: perda de valor econmico (estrutura e seu contedo, assim como interrupes de atividades).

NOTA Para efeitos da ABNT NBR 5419, somente so considerados servios ao pblico os suprimentos de gua, gs, energia e sinais de TV e telecomunicaes.

Perdas dos tipos L1, L2 e L3 podem ser consideradas como perdas de valor social, enquanto perdas do tipo L4 podem ser consideradas como perdas puramente econmicas.

A correspondncia entre fonte de danos, tipo de danos e perdas mostrada na Tabela 2.

Tabela 2 Danos e perdas relevantes para uma estrutura para diferentes pontos de impacto da descarga atmosfrica

Ponto de impacto Fonte de dano Tipo de dano Tipo de perda

Estrutura S1D1D2D3

L1, L4a

L1, L2, L3, L4

L1b, L2, L4

Nas proximidades de uma estrutura S2 D3 L1

b, L2, L4

Linhas eltricas ou

tubulaes metlicas conectadas estrutura

S3

D1D2D3

L1, L4a

L1, L2, L3, L4

L1b, L2, L4

Proximidades de uma linha eltrica ou tubulao

metlicaS4 D3 L1b, L2, L4

a Somente para propriedades onde pode haver perdas de animais.b Somente para estruturas com risco de exploso, hospitais ou outras estruturas nas quais falhas em sistemas internos

colocam a vida humana diretamente em perigo.


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Tipos de perdas resultantes dos tipos de danos e os riscos correspondentes esto relacionados na Figura 2.

Falhaa de sistemas internos

Perda de vida humana

Dano fsico

Dano aos seres vivos por choque

eltrico

Risco R1

RiscoR2

Perda de servio ao

pblico

Perda de valor

econmico

Risco R4

Perda de patrimnio

cultural

RiscoR3

Tipo de dano

Tipo de perda

Falha de sistemas internos

Dano fsico

Dano fsico

Dano fsico

Danob aos seres vivos

Falha de sistemas internos

IEC 2613/10

a Somente para hospitais ou outras estruturas nas quais falhas em sistemas internos colocam a vida humana diretamente em perigo.

b Somente para propriedades onde pode haver perdas de animais.

Figura 2 Tipos de perdas e riscos correspondentes que resultam de diferentes tipos de danos

6 Necessidade e vantagem econmica da proteo contra descargas atmosfricas

6.1 Necessidade da proteo contra descargas atmosfricas

A necessidade de um objeto ser protegido contra descargas atmosfricas deve ser avaliada de modo a reduzir as perdas de valor social L1, L2 e L3.

Para se avaliar quando uma proteo contra descargas atmosfricas necessria ou no, deve ser feita uma avaliao do risco de acordo com os procedimentos contidos no PN 03:064.10-100/2. Os seguintes riscos devem ser levados em conta, em correspondncia aos tipos de perdas relacionadas em 5.2:

a) R1: risco de perdas ou danos permanentes em vidas humanas;

b) R2: risco de perdas de servios ao pblico;

c) R3: risco de perdas do patrimnio cultural.

NOTA Recomenda-se que o risco de perdas de valor econmico (risco R4) seja avaliado sempre que a vantagem econmica da proteo contra descargas atmosfricas for considerada (ver 6.2).

A proteo contra descargas atmosfricas necessria se o risco R (R1 a R3) for maior que o risco tolerado RT:

R > RT


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Neste caso, devem ser adotadas medidas de proteo de modo a reduzir o risco R (R1 a R3) ao nvel tolervel RT:

RRT

Se puder aparecer mais de um tipo de perda, a condio RRT deve ser satisfeita para cada tipo de perda (L1, L2 e L3).

NOTA Informaes detalhadas sobre avaliao de risco e do procedimento para escolha das medidas de proteo so relatadas no PN 03:064.10-100/2.

6.2 Vantagem econmica da proteo contra descargas atmosfricas

Alm da necessidade de proteo contra descargas atmosfricas para a estrutura a ser protegida, pode ser vantajoso avaliar os benefcios econmicos de se adotar medidas de proteo de modo a reduzir a perda econmica L4.

Neste caso, deve ser avaliado o risco R4 de perda de valor econmico. A avaliao do risco R4 permite avaliar o custo da perda econmica com e sem adoo das medidas de proteo.

A proteo contra descargas atmosfricas conveniente se a soma do custo CRL das perdas residuais na presena das medidas de proteo e o custo CPM das medidas de proteo for menor que o custo CL da perda total sem as medidas de proteo:

CRL + CPM < CL

NOTA Informaes detalhadas da avaliao da vantagem econmica da proteo contra descargas atmosfricas so relatadas no PN 03:064.10-100/2.

7 Medidas de proteo

7.1 Geral

Podem ser adotadas medidas de proteo de modo a reduzir o risco de acordo com o tipo de dano.

7.2 Medidas de proteo para reduzir danos a pessoas devido a choque eltrico

So possveis as seguintes medidas de proteo:

a) isolao adequada das partes condutoras expostas;

b) equipotencializao por meio de um sistema de aterramento em malha;

c) restries fsicas e avisos;

d) ligao equipotencial para descargas atmosfricas (LE).

NOTA 1 A equipotencializao e o aumento da resistncia de contato da superfcie do solo, interna ou externamente estrutura, podem reduzir o risco de vida (PN 03:064.10-100/3, Seo 8).

NOTA 2 Medidas de proteo so eficientes somente em estruturas protegidas por um SPDA.

NOTA 3 O uso de detectores de tempestades e medidas complementares podem reduzir o risco de vida.


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7.3 Medidas de proteo para reduo de danos fsicos

A proteo alcanada por meio de um sistema de proteo contra descargas atmosfricas (SPDA) o qual inclui as seguintes caractersticas:

a) subsistema de captao;

b) subsistema de descida;

c) subsistema de aterramento;

d) ligao equipotencial para descargas atmosfricas (LE);

e) isolao eltrica (e da a distncia de segurana) para o SPDA externo.

NOTA 1 Quando for instalado um SPDA, a equipotencializao uma medida essencial para reduzir os perigos de incndio e de exploso e o risco de vida. Para mais detalhes, ver PN 03:064.10-100/3.

NOTA 2 A reduo de danos fsicos pode ser obtida por medidas que limitem o desenvolvimento e propagao de fogo, como compartimentos prova de fogo, extintores, hidrantes, instalaes de alarme de incndio e extino de fogo.

NOTA 3 A instalao de rotas de fuga minimizam os riscos de danos fsicos.

7.4 Medidas de proteo para reduo de falhas dos sistemas eltricos e eletrnicos

Medidas de proteo contra surtos (MPS) possveis:

a) medidas de aterramento e equipotencializao;

b) blindagem magntica;

c) roteamento da fiao;

d) interfaces isolantes;

e) sistema de DPS coordenado.

Estas medidas podem ser usadas sozinhas ou combinadas.

NOTA 1 Ao se considerar uma fonte de danos tipo S1, as medidas de proteo so eficientes somente em estruturas protegidas por um SPDA.

NOTA 2 O uso de detectores de tempestades e medidas complementares podem reduzir as falhas de sistemas eltricos e eletrnicos.

7.5 Escolha das medidas de proteo

As medidas de proteo relacionadas em 7.2, 7.3 e 7.4, juntas, compem o sistema completo de proteo contra descargas atmosfricas.

A escolha das medidas mais adequadas de proteo deve ser feita pelo responsvel tcnico e pelo proprietrio da estrutura a ser protegida, de acordo com o tipo e valor de cada tipo de dano, com os aspectos tcnicos e econmicos das diferentes medidas de proteo e dos resultados da avaliao de riscos.


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Os critrios para a avaliao do risco e para escolha das medidas de proteo mais adequadas esto relatados no PN 03:064.10-100/3.

As medidas de proteo so efetivas desde que elas satisfaam os requisitos das normas correspondentes e sejam capazes de suportar os esforos esperados nos respectivos locais de suas instalaes.

8 Critrios bsicos para proteo de estruturas

8.1 Geral

Uma proteo ideal para estruturas envolver completamente a estrutura a ser protegida por uma blindagem contnua perfeitamente condutora, aterrada e de espessura adequada, e, alm disso, providenciar ligaes equipotenciais adequadas para as linhas eltricas e tubulaes metlicas que adentram na estrutura nos pontos de passagem pela blindagem.

Isto impede a penetrao da corrente da descarga atmosfrica e campo eletromagntico associado na estrutura a ser protegida e evita efeitos trmicos e eletrodinmicos perigosos da corrente assim como centelhamentos e sobretenses perigosas para os sistemas internos.

Na prtica, porm, a aplicao de tais medidas para se obter total proteo frequentemente invivel.

A falta de continuidade da blindagem e/ou sua espessura inadequada permite a penetrao da corrente da descarga atmosfrica e seus efeitos pela blindagem, podendo causar:

a) danos fsicos e risco de vida;

b) falha dos sistemas internos.

As medidas de proteo, adotadas para reduzir tais danos e perdas relevantes, devem ser projetadas para um conjunto definido de parmetros das correntes das descargas atmosfricas, frente s quais requerida a proteo, conforme o nvel de proteo contra descargas atmosfricas.

8.2 Nveis de proteo contra descargas atmosfricas (NP)

Para efeitos da ABNT NBR 5419, so considerados quatro nveis de proteo contra descargas atmosfricas (I a IV). Para cada NP, fixado um conjunto de parmetros mximos e mnimos das correntes das descargas atmosfricas.

NOTA 1 A proteo contra descargas atmosfricas cujos parmetros mximos e mnimos de corrente excedam aqueles correspondentes ao NP I requer medidas de proteo mais eficientes, as quais recomenda-se que sejam escolhidas e implementadas para cada caso especfico.

NOTA 2 A probabilidade de ocorrncia de descargas atmosfricas cujos parmetros de correntes estejam fora do intervalo mximo e mnimo do NP I menor que 2 %.

Os valores mximos dos parmetros das correntes das descargas atmosfricas correspondentes ao NP I no podem ser excedidos, com uma probabilidade de 99 %. De acordo com a relao de polaridade assumida (ver A.2), os valores assumidos para as descargas atmosfricas positivas tm probabilidades inferiores a 10 %, enquanto que aqueles para as descargas atmosfricas negativas permanecem abaixo de 1 % (ver A.3).


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Os valores mximos dos parmetros das correntes das descargas atmosfricas correspondentes ao NP I so reduzidos a 75 % para o nvel II e a 50 % para o nvel III e IV (redues lineares para I, Q e di/dt, mas quadrtica para W/R). Os parmetros de tempo no mudam.

NOTA 3 Os nveis de proteo contra descargas atmosfricas cujos parmetros mximos de corrente sejam menores que aqueles correspondentes ao NP IV permitem considerar valores de probabilidade de danos maiores que aqueles apresentados no PN 03:064.10-100/2, Anexo B, embora no quantificados, mas que podem ser teis para um ajuste mais adequado das medidas de proteo a fim de se evitar custos injustificavelmente altos.

Os valores mximos dos parmetros das correntes das descargas atmosfricas para os diferentes nveis de proteo so dados na Tabela 3 e so usados para projetar componentes de proteo contra descargas atmosfricas (por exemplo, seo transversal dos condutores, espessuras das chapas metlicas, capacidade de conduo de corrente dos DPS, distncia de segurana contra centelhamentos perigosos) e para definir parmetros de ensaios que simulam os efeitos das descargas atmosfricas sob tais componentes (ver Anexo D).

Os valores mnimos de amplitudes das correntes das descargas atmosfricas para os diferentes NP so usados para se determinar o raio da esfera rolante (ver A.4) de modo a definir a zona de proteo contra descargas atmosfricas ZPR 0B, a qual no pode ser alcanada por descargas atmosfricas diretas (ver 8.3 e Figuras 3 e 4). Os valores mnimos dos parmetros das correntes das descargas atmosfricas junto com os raios das esferas rolantes correspondentes so dados na Tabela 4. Eles so usados para posicionar os componentes do subsistema de captao e para definir as zonas de proteo contra descargas atmosfricas ZPR 0B (ver 8.3).

Tabela 3 Valores mximos dos parmetros das descargas atmosfricas correspondentes aos nveis de proteo (NP)

Primeiro impulso positivo NP

Parmetros da corrente Smbolo Unidade I II III IV

Corrente de pico I kA 200 150 100

Carga do impulso Qcurta C 100 75 50

Energia especfica W/R MJ/ 10 5,6 2,5

Parmetros de tempo T1 / T2 s / s 10/350

Primeiro impulso negativoa NP


Valor de pico I kA 100 75 50

Taxa mdia de variao di/dt kA/s 100 75 50

Parmetros de tempo T1 / T2 s / s 1/200

Impulso subsequente NP


Valor de pico I kA 50 37,5 25

Taxa mdia de variao di/dt kA/s 200 150 0,25/100

Parmetros de tempo T1 / T2 s / s 0,25/100


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Tabela 3 (continuao)

Componente longa da descarga NP


Carga da componente longa Qlonga C 200 150 100

Parmetros de tempo Tlonga s 0,5

Descarga atmosfrica NP


Carga da descarga Qflash C 300 225 150a O uso desta forma de onda de corrente de interesse para clculos somente, no para ensaios.

Tabela 4 Valores mnimos dos parmetros das descargas atmosfricas e respectivos raios da esfera rolante, correspondentes aos nveis de proteo (NP)

Critrios de interceptao NP

Smbolo Unidade I II III IV

Corrente de pico mnima I kA 3 5 10 16

Raio da esfera rolante r m 20 30 45 60

Das distribuies estatsticas dadas na Figura A.5, pode ser determinada uma probabilidade ponderada, tal que os parmetros das correntes das descargas atmosfricas so menores que os valores mximos e respectivamente maiores que os valores mnimos definidos para cada nvel de proteo (ver Tabela 5).

Tabela 5 Probabilidades para os limites dos parmetros das correntes das descargas atmosfricas

Probabilidade de que os parmetros da corrente sejam:

NP

I II III IV

menores que os mximos valores definidos na Tabela 3 0,99 0,98 0,95 0,95

maiores que os mnimos valores definidos na Tabela 4 0,99 0,97 0,91 0,84

As medidas de proteo especificadas no PN 03:064.10-100/3 e no PN 03:064.10-100/4 so efetivas contra descargas atmosfricas cujos parmetros de corrente estiverem na faixa definida pelo NP adotado para o projeto. Desta maneira, assume-se que a eficincia de uma medida de proteo igual probabilidade com a qual os parmetros das correntes das descargas atmosfricas esto dentro de tal faixa. Para parmetros que excedam esta faixa, permanece um risco residual de danos.

8.3 Zonas de proteo contra descarga atmosfrica raio (ZPR)

As medidas de proteo como SPDA, condutores de blindagem, blindagens magnticas e DPS determinam as zonas de proteo contra descargas atmosfricas raio (ZPR).


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As ZPR a jusante de uma medida de proteo so caracterizadas por uma reduo significativa dos LEMP, em comparao com a ZPR a montante.

A respeito da ameaa de descarga atmosfrica, as seguintes ZPR so definidas (ver Figuras 3 e 4):

a) ZPR 0A: zona onde a ameaa devido queda direta e ao campo eletromagntico total da descarga atmosfrica. Os sistemas internos podem estar sujeitos corrente total ou parcial da descarga;

b) ZPR 0B: zona protegida contra queda direta, mas onde a ameaa o campo eletromagntico total da descarga. Os sistemas internos podem estar sujeitos corrente parcial da descarga;

c) ZPR 1: zona onde a corrente de surto limitada por uma diviso da corrente de descarga e pela aplicao de interfaces isolantes e/ou DPS na fronteira. Uma blindagem espacial pode atenuar o campo eletromagntico da descarga;

d) ZPR 2, ..., n: zona onde a corrente de surto pode ser ainda mais limitada por uma diviso da corrente de descarga e pela aplicao de interfaces isolantes e/ou de DPS adicionais na fronteira. Uma blindagem espacial adicional pode ser usada para atenuar ainda mais o campo eletromagntico da descarga.

NOTA 1 Em geral, quanto maior o nmero de uma ZPR em particular, tanto menor sero os parmetros do meio eletromagntico.

Como regra geral de proteo, a estrutura a ser protegida deve estar em uma ZPR cujas caractersticas eletromagnticas sejam compatveis com sua capacidade de suportar solicitaes que, de outra forma, causariam danos (dano fsico ou falha de sistemas eltricos e eletrnicos devido a sobretenses).

NOTA 2 Para grande parte dos sistemas e aparelhos eltricos e eletrnicos a informao sobre nveis de suportabilidade pode ser fornecida pelo fabricante.


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DPS

5 1

4

3

2

ZPR 0A

ZPR 1

S1

S2

S3

S4

r

s

DPS 5

ZPR 0B ZPR 0B

s

r

IEC 2614/10

aruturtse an agracsed 1S aruturtse 1

2 subsistema de captao S2 descarga perto da estrutura

3 subsistema de descida S3 descarga em linhas ou tubulaes que adentram na estrutura

4 subsistema de aterramento S4 descarga perto de linhas ou tubulaes que adentram na estrutura

5 linhas e tubulaes que adentram na estrutura

r raio da esfera rolante

s distncia de segurana contra centelhamento perigoso

nvel do piso ligao equipotencial por meio de DPS

ZPR 0A descarga direta, corrente total da descarga

ZPR 0B pouco provvel a ocorrncia de descarga direta, corrente parcial da descarga ou corrente induzida

ZPR 1 no h descarga direta, corrente limitada da descarga ou corrente induzida importante observar que o volume protegido na ZPR 1 sempre respeita a distncia de segurana s

Figura 3 ZPRdefinidasporumSPDA(PN03:064.10-100/4)


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DPS

ZPR 2

ZPR 1

DPS

DPS

DPS

ZPR 0A

ZPR 0B

6

4

3

5

2

S2

S3

S4

S1

ZPR 0B

r

1

ds

6

ds

DPS ZPR 0B

r

IEC 2615/10

1 estrutura (blindagem da ZPR 1) S1 descarga na estrutura

2 subsistema de captao S2 descarga perto da estrutura

3 subsistema de descida S3 descarga em linhas ou tubulaes que adentram na estrutura

4 subsistema de aterramento S4 descarga perto de linhas ou tubulaes que adentram na estrutura

5 recinto (blindagem da ZPR 2) r raio da esfera rolante

6 linhas e tubulaes que adentram na estrutura

ds distncia de segurana contra campo magntico muito elevado

nvel do piso ligao equipotencial para descargas atmosfricas, por meio de DPS

ZPR 0A descarga direta, corrente total da descarga, campo magntico total

ZPR 0B pouco provvel a ocorrncia de descarga direta, corrente parcial da descarga ou corrente induzida, campo magntico total

ZPR 1 no h descarga direta, corrente limitada da descarga ou corrente induzida, campo magntico atenuado

ZPR 2 no h descarga direta, correntes induzidas, campo magntico ainda mais atenuado

importante observar que os volumes protegidos na ZPR 1 e na ZPR 2 devem respeitar as distncias de segurana ds

Figura 4 ZPRdefinidasporMPS(PN03:064.10-100/4)

8.4 Proteo de estruturas

8.4.1 Proteo para reduzir danos fsicos e risco de vida

A estrutura a ser protegida deve estar em uma ZPR 0B ou superior. Isto conseguido por meio de um sistema de proteo contra descargas atmosfricas (SPDA).


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8.4.1.1 Um SPDA consiste em:

a) um sistema externo de proteo contra descargas atmosfricas e

b) um sistema interno de proteo contra descargas atmosfricas.

8.4.1.2 As funes do SPDA externo so:

a) interceptar uma descarga atmosfrica para a estrutura (com um sistema de captores);

b) conduzir a corrente da descarga seguramente para a terra (com um sistema de condutores de descida);

c) dispersar esta corrente na terra (com um sistema de aterramento).

A funo do SPDA interno evitar centelhamento perigoso dentro da estrutura, utilizando a ligao equipotencial ou a distncia de segurana s (e, consequentemente, isolao eltrica), entre os componentes do SPDA e outros elementos condutores internos estrutura.

Quatro classes de SPDA (I, II, III e IV) so definidas como um conjunto de regras de construo, baseadas nos correspondentes nveis de proteo (NP). Cada conjunto inclui regras dependentes do nvel de proteo (por exemplo, raio da esfera rolante, largura da malha etc) e regras independentes do nvel de proteo (por exemplo, sees transversais de cabos, materiais etc).

8.4.1.3 Onde as resistividades superficiais do solo externo e a do piso interno estrutura forem baixas, o risco de vida devido a tenses de passo e toque pode ser reduzido:

a) externamente estrutura, por isolao das partes condutivas expostas, por equipotencializao no nvel do solo por meio de aterramento com malhas, por avisos de advertncia e por restries fsicas;

b) internamente estrutura, por ligao equipotencial de tubulaes e linhas eltricas que adentram na estrutura, no ponto de entrada.

8.4.1.4 O SPDA deve estar conforme os requisitos do PN 03:064.10-100/3.

8.4.2 Proteo para reduzir as falhas de sistemas internos

A proteo contra LEMP para reduzir o risco de falha de sistemas internos deve limitar:

a) sobretenses devido a descargas atmosfricas na estrutura, resultando de acoplamento resistivo e indutivo;

b) sobretenses devido a descargas atmosfricas perto da estrutura, resultando de acoplamento indutivo;

c) sobretenses transmitidas por linhas que adentram a estrutura, devido a descargas atmosfricas diretas nas linhas ou prximas a estas;

d) campo magntico acoplado diretamente aos aparelhos.

NOTA Falhas de aparelhagem devidas a campos eletromagnticos radiados diretamente nos equipamentos so desprezveis contanto que a aparelhagem esteja conforme com os requisitos de emisso e imunidade a campos eletromagnticos radiados, definidos pelas normas pertinentes de compatibilidade eletromagntica (EMC) (ver tambm PN 03:064.10-100/2 e PN 03:064.10-100/4).


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O sistema a ser protegido deve estar localizado dentro de uma ZPR 1 ou superior. Isto conseguido por meio de medidas de proteo contra surtos (MPS) aplicadas aos sistemas eltricos e eletrnicos, as quais consistem em blindagens magnticas que atenuam o campo magntico indutor e/ou por meio de encaminhamento adequado da fiao, que reduz os laos sujeitos induo. Uma ligao equipotencial deve ser provida nas fronteiras de uma ZPR, para partes metlicas e sistemas que cruzam estas fronteiras. Esta ligao equipotencial pode ser executada por meio de condutores de equipotencializao ou, quando necessrio, por dispositivos de proteo contra surtos (DPS).

As medidas de proteo para qualquer ZPR devem estar em conformidade com o PN 03:064.10-100/4.

Uma eficiente proteo contra sobretenses que causam falhas de sistemas internos pode ser tambm obtida por meio de interfaces isolantes e/ou por um arranjo de DPS coordenados, que limitam estas sobretenses a valores abaixo da tenso nominal suportvel de impulso do sistema a ser protegido.

As interfaces isolantes e os DPS devem ser selecionados e instalados de acordo com os requisitos do PN 03:064.10-100/4.


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JUL 2014

Anexo A (informativo)

Parmetros da corrente das descargas atmosfricas

A.1 Descarga atmosfrica para a terra

A.1.1 Existem dois tipos bsicos de descargas atmosfricas:

a) descargas descendentes iniciadas por um lder descendente, da nuvem para a terra;

b) descargas ascendentes iniciadas por um lder ascendente, de uma estrutura aterrada para a nuvem.

Na maioria das vezes, as descargas descendentes ocorrem em locais planos e em estruturas mais baixas, enquanto que, para estruturas mais altas, as descargas ascendentes tornam-se predominantes. Com a altura real, a probabilidade de uma descarga direta na estrutura aumenta (ver PN 03:064.10-100/2:2013, Anexo A) e as condies fsicas mudam.

A.1.2 A corrente de descarga atmosfrica consiste em um ou mais componentes diferentes:

a) impulsos com durao inferior a 2 ms (Figura A.1);

b) componentes longos com durao superior a 2 ms (Figura A.2).

O1

90 %

10 %

T1

T2

50 %I

i

t

IEC 2616/10 Legenda

O1 origem virtual

I corrente de pico

T1 tempo de frente

T2 tempo at o meio valor

FiguraA.1Definiesdosparmetrosdeumimpulsodecorrente(tipicamenteT2 < 2 ms)


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JUL 2014

10 % 10 %

i

Qlonga

Tlonga T

IEC 2617/10

Legenda

Tlonga tempo de durao

Qlonga carga da componente longa da descarga atmosfrica

FiguraA.2Definiesdosparmetrosdacomponentelonga (tipicamente 2 ms < Tlonga < 1 s)

Uma diferenciao complementar das componentes das descargas atmosfricas provm de suas polaridades (positiva ou negativa) e de suas posies durante a descarga atmosfrica (primeira componente, componente subsequente e superposta). As componentes possveis so indicadas na Figura A.3 para descargas descendentes e na Figura A.4 para as ascendentes.

i

Primeira componente curta

Positivo ou negativo t

i

Componente longa

Positivo ou negativo t

-i

Componente curto subsequente

Negativo t

-i

Negativo t

IEC 2618/10 Figura A.3 Possveis componentes de descargas descendentes

(tpicas em locais planos e em estruturas baixas)


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JUL 2014

i

Componente curto

Positivo ou negativo

componente longa

i

componentes curtas subseqentes

Somente uma componente longa

Componentes curtos superpostos

Primeira componente longa

i

i

i

t Positivo ou negativo t

Negativo t Negativo t

Positivo ou negativo t IEC 2619/10

Figura A.4 Possveis componentes de descargas ascendentes (tpicas de estruturas mais altas ou expostas)

A componente adicional nas descargas ascendentes a primeira componente longa, com ou sem impulsos superpostos (at algo em torno de dez impulsos). Mas todos os parmetros de um impulso de corrente de uma descarga ascendente so inferiores queles das descargas descendentes. Uma carga superior de uma componente longa de descargas ascendentes no foi confirmada at a reviso desta Norma. Desta forma, os parmetros da corrente de descargas ascendentes so considerados cobertos pelos valores mximos das descargas descendentes. Uma avaliao mais precisa dos parmetros da corrente de descarga e da dependncia destes parmetros com relao altura esto em estudo, tanto para descargas descendentes como para ascendentes.


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A.2 Parmetros da corrente de descarga

Os parmetros da corrente de descarga na ABNT NBR 5419 so baseados nos resultados do International Council on Large Electrical Systems (CIGRE) fornecidos na Tabela A.1. A distribuio estatstica destes parmetros pode ser assumida como sendo a distribuio logartmica normal. O valor mdio e a disperso log correspondentes constam na Tabela A.2, e a funo de distribuio apresentada na Figura A.5. Com base nisto, a probabilidade de ocorrncia de qualquer valor de cada parmetro pode ser determinada.

Uma relao de polaridade de 10 % de descargas positivas e 90 % negativas assumida. A relao de polaridade funo do local. Se nenhuma informao disponvel, recomendada a relao fornecida.

Os valores da probabilidade de ocorrncia de valores de pico da corrente de descarga que excedem os valores previamente considerados esto descritos na Tabela A.3.

Tabela A.1 Valores tabulados dos parmetros da corrente das descargas obtidos do CIGRE (Electra No. 41 ou No. 69*)[9], [10]

ParmetroValorfixado

para NP I

Valores Tipo de componente da descarga

Linha na Figura

A.595 % 50 % 5 %

I (kA)4a 20a 90 Primeira curta negativab 1A+1B

50 4,9 11,8 28,6 Subsequente negativa curtab 2200 4,6 35 250 Primeira curta positiva (singela) 3

Qflash (C)1,3 7,5 40 Descarga negativa 4

300 20 80 350 Descarga positiva 5

Qcurta (C)1,1 4,5 20 Primeira curta negativa 60,22 0,95 4 Subsequente negativa curta 7

100 2 16 150 Primeira curta positiva (singela) 8

W/R (kJ/)6 55 550 Primeira curta negativa 90,55 6 52 Subsequente curta negativa 10

10 000 25 650 15 000 Primeira curta positiva 11

di/dtmx(kA/s)

9,1 24,3 65 Primeira curta negativab 129,9 39,9 161,5 Subsequente curta negativab 13

20 0,2 2,4 32 Primeira curta positiva 14di/dt30/90 % (kA/s)

200 4,1 20,1 98,5 Subsequente curta negativab 15

Qlonga (C) 200 LongaTlonga (s) 0,5 Longa

Durao da frente de onda (s)

1,8 5,5 18 Primeira curta negativa0,22 1,1 4,5 Subsequente curta negativa

3,5 22 200 Primeira curta positiva (singela)

Durao da componente (s)

30 75 200 Primeira curta negativa6,5 32 140 Subsequente curta negativa25 230 2 000 Primeira curta positiva (singela)


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JUL 2014

Tabela A.1 (continuao)

ParmetroValor fixado

para NP I

Valores Tipo de componente da descarga

Linha na Figura

A.595 % 50 % 5 %

Intervalo de tempo (ms)

7 33 150 Mltiplos negativos

Durao total da descarga (ms)

0,15 13 1100 Descarga negativa (completa)

31 180 900Descarga negativa (sem o impulso singelo)

14 85 500 Descarga positiva

a Os valores I = 4 kA e I = 20 kA correspondem s probabilidades de 98 % e 80 %, respectivamente.b Parmetros e valores relevantes descritos na Electra N 69 [10].

Tabela A.2 Distribuio logartmica normal dos parmetros da corrente das descargas atmosfricas Mdia e disperso log calculados para 95 % e 5 % dos valores a partir do

CIGRE (Electra No. 41 ou No. 69) [9], [10]

ParmetroMdia

Disperso log

Tipo de componente da descargaLinha na Figura A.5

I (kA)

(61,1) 0,576 Primeira curta negativa (80 %)b 1A33,3 0,263 Primeira curta negativa (80 %)b 1B11,8 0,233 Subsequente curta negativab 233,9 0,527 Primeira curta positiva (singela) 3

Qflash (C)7,21 0,452 Descarga negativa 483,7 0,378 Descarga positiva 5

Qcurta (C)4,69 0,383 Primeira curta negativa 60,938 0,383 Subsequente curta negativa 717,3 0,570 Primeira curta positiva (singela) 8

W/R (kJ/)57,4 0,596 Primeira curta negativa 95,35 0,600 Subsequente curta negativa 10612 0,844 Primeira curta positiva 11

di/dtmx (kA/s)

24,3 0,260 Primeira curta negativab 1240,0 0,369 Subsequente curta negativab 13

2,53 0,670 Primeira curta positiva 14di/dt30/90 % (kA/s)

20,1 0,420 Subsequente curta negativab 15

Qlonga (C) 200 LongaTlonga (s) 0,5 Longa

Durao da frente de onda (s)

5,69 0,304 Primeira curta negativa0,995 0,398 Subsequente curta negativa

26,5 0,534 Primeira curta positiva (singela)

Durao da componente da descarga (s)

77,5 0,250 Primeira curta negativa

30,2 0,405 Subsequente curta negativa


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Tabela A.2 (continuao)

ParmetroMdia

Disperso log

Tipo de componente da descargaLinha na Figura A.5

224 0,578 Primeira curta positiva (singela)

Intervalo de tempo (ms)

32,4 0,405 Mltiplas negativas

Durao total da descarga (ms)

12,8 1,175 Descarga negativa (todos os tipos)

167 0,445 Descarga negativa (sem o impulso singelo)

83,7 0,472 Descarga positiva

a log = log(X16 %) log(X50 %), onde X o valor do parmetro.b Parmetros e valores relevantes descritos na Electra N 69 [10].

Tabela A.3 Valores da probabilidade P em funo da corrente da descarga I

I (kA) P

0 1

3 0,99

5 0,95

10 0,9

20 0,8

30 0,6

35 0,5

40 0,4

50 0,3

60 0,2

80 0,1

100 0,05

150 0,02

200 0,01

300 0,005

400 0,002

600 0,001


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Parmetros estabelecidos

Parmetro

Prob

abilid

ade

%

1A

8

4

7

14

15

13

5

11

9

1B12

2

106

3

99,8

99,5

99

98

95

90

80

70

60 50

40

30

20

10

2

5

1

0,5

0,2 100 2 3 4 6 8 101 102 103 1042 3 4 6 8 2 3 4 6 8 2 3 4 6 8

IEC 2620/10

NOTA Para a numerao das curvas, ver Tabelas A.1 e A.2.

Figura A.5 Distribuio cumulativa de frequncia dos parmetros das correntes das descargas atmosfricas (linhas com valores de 95 % a 5 %)

Todos os valores estabelecidos para os nveis de proteo NP fornecidos nesta Norma referem-se tanto a descargas ascendentes como descendentes.

NOTA Os valores dos parmetros das descargas so geralmente obtidos por medies efetuadas em estruturas de grande altura. A distribuio estatstica dos valores de pico da corrente de descarga, sem considerar o efeito das estruturas de grande altura, pode ser obtida de estimativas dos sistemas de localizao de descargas.

A.3 Estabelecendo os parmetros mximos da corrente de descarga para o nvel de proteo NP I

A.3.1 Impulso positivo

Os efeitos mecnicos das descargas esto relacionados com a corrente de pico (I) e com a energia especfica (W/R). Os efeitos trmicos esto relacionados com a energia especfica (W/R) quando ocorre um acoplamento resistivo e com a carga (Q) quando ocorrem centelhamentos na instalao. Sobretenses e centelhamentos perigosos causados por acoplamento indutivo esto relacionados com a taxa mdia de inclinao (di/dt) da frente de onda da corrente da descarga.

Os parmetros individuais I, Q, W/R, di/dt tendem a ser dominantes em cada mecanismo de defeito. Recomenda-se que isto seja levado em considerao por ocasio do estabelecimento dos procedimentos de ensaios.


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A.3.2 Impulso positivo e componente longa

Os valores I, Q e W/R relacionados com os efeitos mecnicos e trmicos so determinados a partir de descargas positivas, pois mesmo sendo menos frequentes, seus valores a 10 % so bem mais elevados que aqueles correspondentes aos valores para 1 % das descargas negativas. Da Figura A.5 (linhas 3, 5, 8, 11 e 14), os seguintes valores com probabilidades inferiores a 10 % podem ser obtidos:

a) I = 200 kA;

b) Qflash = 300 C;

c) Qcurta = 100 C;

d) W/R = 10 MJ/;

e) di/dt = 20 kA/s.

Para um primeiro impulso positivo conforme a Figura A.1, estes valores fornecem uma primeira aproximao do tempo de frente:

T1 = I / (di/dt) = 10 s (T1 um parmetro de interesse secundrio).

Para uma componente com decaimento exponencial, as frmulas seguintes so aplicveis para o clculo aproximado da carga e da energia (T1


JUL 2014

Para o primeiro impulso negativo de acordo com a Figura A.1, estes valores do uma primeira aproximao para os seus tempos de frente de onda de:

T1 = I / (di/dt) = 1,0 s

Seu tempo at o meio valor pode ser estimado da durao da primeira componente de impulsos negativos:

T2 = 200 s (T2 um parmetro de interesse secundrio)

A.3.4 Impulso subsequente

O valor mximo da taxa mdia de variao da corrente di/dt, relacionado com centelhamentos perigosos devido acoplamento indutivo, determinado a partir de componentes curtas subsequentes de descargas negativas (pois seus valores com 1 % de ocorrncia so um pouco mais elevados que os valores com 1 % de ocorrncia das primeiras componentes negativas ou que os valores correspondentes com 10 % de ocorrncia das descargas positivas). A partir da Figura A.5 (linhas 2 e 15), os valores seguintes podem ser obtidos com probabilidades inferiores a 1 %:

a) I = 50 kA;

b) di/dt = 200 kA/s.

Para um impulso subsequente conforme a Figura A.1, estes valores fornecem uma primeira aproximao do tempo de frente de onda:

T1 = I / (di/dt) = 0,25 s

Seu tempo at meio valor pode ser estimado da durao das componentes dos impulsos subsequentes negativos:

T2 = 100 s (T2 um parmetro de interesse secundrio)

A.4 Estabelecendo os parmetros mnimos da corrente das descargas

A eficcia de intercepo de um subsistema de captao depende dos valores mnimos dos parmetros das correntes das descargas atmosfricas e dos raios correspondentes da esfera rolante. As fronteiras geomtricas de reas protegidas contra quedas diretas de descargas atmosfricas podem ser determinadas pelo mtodo da esfera rolante.

Segundo o modelo eletrogeomtrico, o raio da esfera rolante r (distncia final de salto) est relacionado com o valor de pico do primeiro impulso de corrente. Em um relatrio de um grupo de trabalho do IEEE, a relao fornecida como

r = 10 I0,65 (A.1)

onde

r o raio da esfera rolante, espresso em metros (m);

I a corrente de pico, expresso em quiloampres (kA).


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Para um dado raio da esfera rolante r, pode ser assumido que todas as descargas com valores de pico maiores que o valor de pico mnimoIcorrespondente so interceptadas pelos captores naturais ou dedicados. Desta forma, a probabilidade para os valores de pico das primeiras componentes positivas e negativas, obtida da Figura A.5 (linhas 1A e 3), assumida como sendo a probabilidade de interceptao. Levando em considerao a razo de polaridade de 10 % de descargas positivas e 90 % de descargas negativas, a probabilidade total de interceptao pode ser calculada (ver Tabela 5).


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Anexo B (informativo)

Equao da corrente da descarga atmosfrica em funo do tempo para

efeito de anlise

As formas de onda da corrente:

a) do primeiro impulso positivo 10/350 s;

b) do primeiro impulso negativo 1/200 s;

c) dos impulsos negativos subsequentes 0,25/100 s

podem ser definidas como:

( )( ) ( )

101210

11I t / Ti exp t / Tk t / T

= +

(B.1)

onde

I o valor de pico da corrente;

k o fator de correo para o valor de pico de corrente;

t o tempo;

T1 a constante de tempo de frente;

T2 a constante de tempo de cauda.

Para as formas de onda da corrente do primeiro impulso positivo, primeiro impulso negativo e para os impulsos negativos subsequentes para diferentes NP, so aplicados os parmetros dados na Tabela B.1. As curvas analticas em funo do tempo so mostradas nas Figuras B.1 a B.6.

Tabela B.1 Parmetros para a equao B.1

Parmetros

Primeiro impulso positivo Primeiro Impulso negativo Impulso negativo subsequente

NP NP NP

I II I I II III-IV I II III-IV

I (kA) 200 150 50 100 75 50 50 37,5 25

k 0,93 0,93 0,93 0,986 0,986 0,986 0,993 0,993 0,993

T1 (s) 19,0 19 0,454 1,82 1,82 1,82 0,454 0,454 0,454

T2 (s) 485 485 485 285 285 285 143 143 143


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100 %

50 %

0 %

i

10 %

90 %

t

T2

T1

5 s

IEC 2621/10

Figura B.1 Forma de onda da elevao da corrente do primeiro impulso positivo

100 %

50 %

0 %

i

t T2

200 s

50 %

IEC 2622/10

Figura B.2 Forma de onda da cauda da corrente do primeiro impulso positivo


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T1

T2

t

i

1 s

90 %

100 %

50 %

0 %

10 %

IEC 2623/10

Figura B.3 Forma de onda da elevao da corrente do primeiro impulso negativo

t T2

0 %

50 %

100 %

50 s

50 %

i

IEC 2624/10

Figura B.4 Forma de onda da cauda da corrente do primeiro impulso negativo


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JUL 2014

100 %

50 %

0 %

i

t T1

0,2 s

T2

90 %

10 %

IEC 2625/10

Figura B.5 Forma de onda da elevao da corrente do impulso negativo subsequente

100 %

50 %

0 %

i

t T2

50 s

50 %

IEC 2626/10

Figura B.6 Forma de onda da cauda da corrente do impulso negativo subsequente


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A componente longa pode ser descrita como uma forma de onda retangular com uma corrente mdia I e a durao Tlonga de acordo com a Tabela 3.

A densidade da amplitude da corrente da descarga atmosfrica (Figura B.7) pode ser derivada das curvas analticas em funo do tempo.

Den

sida

de d

a am

plitu

de

(A/H

z)

103

102

101

100

101

102

103

104

105 101 102 103 104 105 106 107

Frequncia f (Hz)

Primeira componente negativa 100 kA 1/200 s

Faixa relevante de frequncia Para efeitos de LEMP

Componente subsequente negativa50 kA 0,25/100 s

Primeira componente positiva 200 kA 10/350 s

1 f

1

f 2

IEC 2627/10

Figura B.7 Densidade da amplitude da corrente da descarga atmosfrica de acordo com o NP I


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Anexo C (informativo)

Simulaodacorrentedadescargaatmosfricacomafinalidade

de ensaios

C.1 Geral

Se uma estrutura atingida por uma descarga atmosfrica, a corrente da descarga distribuda pela estrutura. Ao ensaiar componentes individuais de proteo, recomenda-se que isto seja levado em considerao por meio da escolha apropriada dos parmetros de ensaio para cada componente. Para esta finalidade, convm que seja feita uma anlise do sistema.

C.2 Simulaodaenergiaespecficadoprimeiroimpulsopositivoedacargada componente longa

Os parmetros de ensaios so definidos nas Tabelas C.1 e C.2, e um exemplo de gerador de ensaio mostrado na Figura C.1, o qual pode ser utilizado para simular a energia especfica do primeiro impulso positivo combinada com a carga da componente longa.

Os ensaios podem ser usados para avaliar a integridade mecnica, livre dos efeitos adversos de aquecimento e fuso.

Os parmetros de ensaios relevantes para a simulao do primeiro impulso positivo (valor de pico de corrente I, a energia especfica W/R, e a carga Qcurta) so dados na Tabela C.1. Recomenda-se que estes parmetros sejam obtidos em um nico impulso. Isto pode ser atingido por uma corrente com decaimento aproximadamente exponencial com T2 na faixa de 350 s.

Os parmetros relevantes para a simulao da componente longa (carga Qlonga e durao Tlonga) so dados na Tabela C.2.

Dependendo do item sob ensaio e dos mecanismos de danos esperados, os ensaios para o primeiro impulso positivo ou para a componente longa podem ser aplicados individualmente ou como um ensaio combinado, onde a componente longa segue o primeiro impulso imediatamente. Recomenda-se que ensaios para fuso com arco sejam feitos com ambas as polaridades.

NOTA O primeiro impulso negativo no utilizado para os propsitos de ensaios.


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R1 0,1

Chave de partida

160 kV tenso de carga UL

Chave Crowbar

Item sob ensaio

R2Shunt

RP

LP

L

20 F

Gerador de corrente para a primeira componente curta

Gerador de corrente para a componente longa

1,5 0,5 s

600 V G

100 H a 300 H

IEC 2847/10

NOTA Valores aplicveis para NP I.

FiguraC.1Exemplodegeradordeensaioparasimulaodaenergiaespecficadoprimeiroimpulso positivo e da carga da componente longa

Tabela C.1 Parmetros de ensaios para o primeiro impulso positivo

Parmetros de ensaio NP Tolerncia%I II III-IV

Valor de pico da corrente I (kA) 200 150 100 10

Carga Qcurta (C) 100 75 50 20

Energia especfica W/R (MJ/) 10 5,6 2,5 35

Tabela C.2 Parmetros de ensaios para a componente longa

Parmetros de ensaio Nvel de proteo Tolerncia%I II III-IV

Carga Qlonga (C) 200 150 100 20

Durao Tlonga (s) 0,5 0,5 0,5 10

C.3 Simulao da taxa de variao da frente de onda de corrente dos impulsos

A taxa de variao da corrente determina a tenso induzida magneticamente em laos instalados perto de condutores que conduzem as correntes das descargas atmosfricas.

A taxa de variao da corrente de um impulso definida como a elevao da corrente i durante o tempo de elevao t (Figura C.2). Os parmetros de ensaio pertinentes para a simulao desta taxa de variao de corrente so dados na Tabela C.3. Exemplos de geradores de ensaios so mostrados nas Figuras C.3 e C.4, os quais podem ser utilizados para simular a taxa de variao da frente de onda das correntes associadas s descargas atmosfricas diretas. A simulao pode ser feita para o primeiro impulso positivo e para o impulso subsequente negativo.


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NOTA Esta simulao cobre a taxa de variao da frente de onda de corrente dos impulsos. A cauda da corrente no tem influncia neste tipo de simulao.

A simulao de acordo com C.3 pode ser aplicada independentemente ou em combinao com a simulao de acordo com C.2.

Para informaes adicionais sobre parmetros de ensaios simulando os efeitos das descargas atmosfricas em componentes de SPDA, ver Anexo D.

Tabela C.3 Parmetros de ensaios dos impulsos

Parmetros de ensaioNP Tolerncia

%I II III-IV

Primeiro impulso positivoi (kA)t (s)

20010

15010

10010

10 20

Impulsos subsequentes negativosi (kA)t (s)

500,25

37,50,25

250,25

10 20

i

t

t

i

IEC 2628/10

FiguraC.2DefinioparaataxadevariaodacorrentedeacordocomaTabelaC.3


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300 kV Tenso de carga UL 10 F

2 H

9 H

0,1

0,25

Gerador de corrente Item sob ensaio


Figura C.3 Exemplo de gerador de ensaio para a simulao da taxa de variao da frente de onda do primeiro impulso positivo para itens sob ensaio de grande porte

10 nF

6 H

0,1

9 H

10

3,5 MV Tenso de carga

Gerador tipo Marx Item sob ensaio

IEC 2630/10


Figura C.4 Exemplo de gerador de ensaio para a simulao da taxa de variao da frente de onda dos impulsos subsequentes negativos para itens sob ensaio de grande porte


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JUL 2014

Anexo D (informativo)

Parmetros de ensaio para simular os efeitos da descarga atmosfrica

sobre os componentes do SPDA

D.1 Geral

Este Anexo fornece os parmetros bsicos que podem ser utilizados em laboratrios para simulao dos efeitos das descargas atmosfricas. Este Anexo cobre todos os componentes de um SPDA sujeitos a toda ou a maior parte da corrente das descargas, e recomenda-se que seja utilizado em conjunto com as normas que especificam os requisitos e os ensaios para cada componente especfico.

NOTA Parmetros relevantes a certos aspectos do sistema (por exemplo, a coordenao dos dispositivos de proteo contra surtos) no so considerados neste Anexo.

D.2 Parmetros de corrente relevantes ao ponto de impacto

Os parmetros das correntes das descargas atmosfricas que

parte 1

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