Proteção contra Sobre tensão
Sempre existe a possibilidade de um sistema de energia elétrica sofrer com sobretensões anormais. Essas sobretensões anormais podem ser causadas por diversos motivos, como a interrupção súbita de uma carga pesada, impulsos de relâmpagos, impulsos de chaveamento, entre outros. Esses estresses de sobretensão podem danificar a isolação de vários equipamentos e isoladores do sistema de energia. Embora nem todos os estresses de sobretensão sejam fortes o suficiente para danificar a isolação do sistema, ainda assim, essas sobretensões devem ser evitadas para garantir o funcionamento suave do sistema de energia elétrica.
Todos esses tipos de sobretensões anormais, tanto destrutivas quanto não destrutivas, são eliminadas do sistema por meio da proteção contra sobretensão.
Sobretensão
Os estresses de sobretensão aplicados ao sistema de energia, geralmente, são transitórios. A tensão transitória ou sobretensão é definida como um aumento súbito da tensão para um pico muito alto em um período muito curto.
As sobretensões são transitórias, o que significa que existem por um período muito curto. As principais causas dessas sobretensões no sistema de energia são impulsos de relâmpagos e impulsos de chaveamento do sistema. No entanto, a sobretensão no sistema de energia também pode ser causada por falha de isolamento, arco a terra e ressonância, entre outros.
As sobretensões que aparecem no sistema de energia elétrica devido a surtos de chaveamento, falha de isolamento, arco a terra e ressonância não são muito grandes em magnitude. Essas sobretensões mal ultrapassam o dobro do nível de tensão normal. Geralmente, a isolação adequada dos diferentes equipamentos do sistema de energia é suficiente para prevenir qualquer dano causado por essas sobretensões. No entanto, as sobretensões ocorridas no sistema de energia devido a relâmpagos são muito altas. Se a proteção contra sobretensão não for fornecida ao sistema de energia, há uma alta chance de danos graves. Portanto, todos os dispositivos de proteção contra sobretensão usados no sistema de energia são principalmente devido a surtos de relâmpagos.
Vamos discutir as diferentes causas de sobretensões uma por uma.
Impulso de Chaveamento ou Surtos de Chaveamento
Quando uma linha de transmissão sem carga é ligada subitamente, a tensão na linha torna-se o dobro da tensão normal do sistema. Esta tensão é transitória. Quando uma linha carregada é desligada ou interrompida subitamente, a tensão na linha também se torna alta. O corte de corrente no sistema, principalmente durante a operação de abertura de disjuntores de ar, causa sobretensão no sistema. Durante a falha de isolamento, um condutor vivo é repentinamente aterrado. Isso também pode causar uma sobretensão súbita no sistema.
Se a onda de força eletromotriz (FEM) produzida pelo alternador for distorcida, o problema de ressonância pode ocorrer devido aos harmônicos de 5º ou superiores. Na verdade, para frequências de harmônicos de 5º ou superiores, surge uma situação crítica no sistema, de modo que a reatância indutiva do sistema se torna igual à reatância capacitiva do sistema. Como essas duas reatâncias se cancelam, o sistema se torna puramente resistivo. Este fenômeno é chamado de ressonância e, na ressonância, a tensão do sistema pode aumentar consideravelmente.
Mas todas essas razões mencionadas acima criam sobretensões no sistema que não são muito altas em magnitude.
No entanto, os surtos de sobretensão que aparecem no sistema devido a impulsos de relâmpagos têm amplitude muito alta e são altamente destrutivos. O efeito do impulso de relâmpago, portanto, deve ser evitado para a proteção contra sobretensão do sistema de energia.
Métodos de Proteção Contra Relâmpagos
Existem principalmente três métodos gerais usados para proteção contra relâmpagos. Eles são:
Tela de aterramento.
Fio de aterramento aéreo.
Pararaios ou divisores de surtos.
Tela de Aterramento
A tela de aterramento é geralmente usada sobre subestações elétricas. Nessa configuração, uma rede de fios de aço galvanizado (GI) é montada sobre a subestação. Os fios de GI, usados para a tela de aterramento, são adequadamente aterrados através de diferentes estruturas da subestação. Essa rede de fios de GI aterrados sobre a subestação elétrica, fornece um caminho de baixa resistência para o solo para os golpes de relâmpagos.
Este método de proteção contra alta tensão é muito simples e econômico, mas a principal desvantagem é que não pode proteger o sistema da onda viajante, que pode chegar à subestação através de diferentes alimentadores.
Fio de Aterramento Aéreo
Este método de proteção contra sobretensão é semelhante à tela de aterramento. A única diferença é que uma tela de aterramento é colocada sobre uma subestação elétrica, enquanto o fio de aterramento aéreo é colocado sobre a rede de transmissão elétrica. Um ou dois fios de GI trançados de seção transversal adequada são colocados sobre os condutores de transmissão. Esses fios de GI são adequadamente aterrados em cada torre de transmissão. Esses fios de aterramento aéreo ou fios de aterramento desviam todos os golpes de relâmpagos para o solo, em vez de permitir que eles atinjam diretamente os condutores de transmissão.
Pararaios
Os dois métodos anteriormente discutidos, ou seja, a tela de aterramento e o fio de aterramento aéreo, são muito adequados para proteger um sistema de energia elétrica de golpes de relâmpagos diretos, mas esses métodos não podem fornecer nenhuma proteção contra ondas viajantes de alta tensão que podem propagar-se pela linha até os equipamentos da subestação.
O pararaios é um dispositivo que fornece um caminho de baixa impedância para o solo para ondas viajantes de alta tensão.
O conceito de um pararaios é muito simples. Este dispositivo se comporta como uma resistência elétrica não linear. A resistência diminui conforme a tensão aumenta e vice-versa, após um certo nível de tensão.
As funções de um pararaios ou divisores de surtos podem ser listadas abaixo.
Em nível de tensão normal, esses dispositivos suportam facilmente a tensão do sistema como isolador elétrico e não fornecem nenhum caminho de condução para a corrente do sistema.
Na ocorrência de um surto de tensão no sistema, esses dispositivos fornecem um caminho de baixa impedância para a carga excessiva do surto para o solo.
Após conduzir as cargas do surto para o solo, a tensão retorna ao seu nível normal. Então, o pararaios recupera sua propriedade de isolamento e previne a condução adicional de corrente para o solo.
Existem diferentes tipos de pararaios usados em sistemas de energia, como pararaios de lacuna de haste, pararaios de lacuna de chifre, pararaios multilacunas, pararaios de expulsão, pararaios de válvula.
Além disso, o pararaios mais comumente usado para proteção contra sobretensão atualmente é o pararaios de ZnO sem lacuna.
Declaración: Respetar el original, artículos buenos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contactar para eliminar.
