Falhas Comuns em Para-raios, Análise de Causas e Princípios de Tratamento

Conheça as falhas comuns dos para-raios, suas causas e os princípios de tratamento – um guia prático para uma proteção confiável contra sobretensões.

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Campo: Manufatura

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Este documento aborda principalmente os para-raios de sobretensão comuns de óxido metálico (MOA), cobrindo também as características típicas de falhas dos para-raios do tipo válvula e com gap.

As características de falha, os itens de teste e os critérios de julgamento podem variar entre diferentes tipos estruturais, níveis de tensão e fabricantes. Na prática, deve-se fazer referência à documentação técnica do equipamento, aos procedimentos operacionais do local e às normas relevantes.

Aviso de Segurança: Este documento destina-se apenas ao aprendizado de conhecimentos e referência de O&M, não constituindo instruções operacionais de campo. Quando envolver desenergização, isolamento, manutenção, testes ou tratamento de falhas, os procedimentos do local, as medidas de segurança e os processos de aprovação da unidade responsável devem ser estritamente seguidos.

Para-raios de Sobretensão

1. Corrente de Fuga Anormal

A corrente de fuga é o indicador principal que reflete a condição do disco de válvula interno. Em operação normal, o para-raios conduz apenas corrente de fuga de nível de microampères na frequência da rede. Alterações anormais na corrente de fuga geralmente indicam defeitos internos.

Manifestações de Falha

O monitor online indica aumento anormal, deflexão de escala total, diminuição ou leitura zero da corrente de fuga
Valores trifásicos desbalanceados, ou o monitor emite alarme de dados acima do limite

Causas Possíveis

Contaminação severa do isolamento externo, causando aumento da corrente de fuga superficial
Envelhecimento do disco de válvula interno, características não lineares degradadas, aumento da perda de potência
Falha na vedação levando à entrada de umidade interna, redução do desempenho de isolamento
Inclinação do anel de gradiação causando alteração da capacitância equivalente, aumento da corrente capacitiva
Falha no instrumento de monitoramento, fio de blindagem em curto-circuito ou fio de conexão rompido
Degradação do isolamento da base causando anormalidade no desvio de corrente

Métodos de Julgamento

Verificação cruzada com alicate amperímetro para descartar falha do instrumento
Usar testador dedicado para medir a corrente total e a corrente resistiva; comparar o desvio trifásico e a alteração em relação aos valores anteriores
Combinar com imagem térmica por infravermelho para analisar de forma abrangente a distribuição do campo térmico e a tendência de temperatura
Verificar a operação do contador de descargas para determinar se ocorreu operação anormal

Critérios e Princípios de Tratamento

Os critérios de corrente de fuga são classificados em três níveis de severidade com requisitos de tratamento correspondentes:

Alerta Anormal (atenção necessária se ocorrer qualquer condição):

Alteração dos dados de monitoramento online excede 10%
Mudança súbita da corrente total excede 20% do valor inicial
Desequilíbrio da corrente de fuga trifásica excede 15%

→ Ação: Reforçar o monitoramento, reduzir o intervalo de patrulha, organizar teste offline se necessário

Defeito Grave:

Leitura da corrente de fuga excede 1,2× o valor inicial
Componente da corrente resistiva excede 30% (critérios específicos conforme documentação técnica do equipamento e Especificação Técnica para Inspeção em Linha Viva de Equipamentos Elétricos)

→ Ação: Registrar como defeito grave, reportar ao despacho e manutenção, organizar inspeção offline o mais rápido possível

Defeito Crítico:

A leitura da corrente de fuga excede 1,4× o valor inicial

→ Ação: Reportar imediatamente ao despacho, solicitar retirada de serviço para tratamento

Critérios de Valor Absoluto (para testes offline):

A 0,75× tensão de referência CC: corrente total < 1 mA, componente resistivo ≤ 30%

Outros Requisitos de Tratamento:

Leitura zero: bater levemente no medidor para verificar se está travado; se não recuperar, registrar o defeito e substituir o dispositivo de monitoramento
Os critérios específicos devem seguir a documentação técnica do equipamento, os procedimentos operacionais do local e as normas relevantes

2. Aquecimento Anormal do Corpo

Em operação normal, o aquecimento do para-raios é mínimo. Quando os discos de válvula internos envelhecem ou ficam úmidos, a perda de potência aumenta significativamente, manifestando-se como um aumento anormal de temperatura.

Manifestações de Falha

Aumento de temperatura geral ou local; pontos quentes geralmente próximos à parte superior com distribuição irregular
Para-raios de múltiplas unidades apresentam gradiente de temperatura anormal de cima para baixo

Causas Possíveis

Envelhecimento do disco de válvula interno → características não lineares degradadas, aumento da perda de potência, distribuição de tensão irregular
Ingresso de umidade interna → aumento da corrente de fuga superficial → aquecimento adicional

Métodos de Julgamento

Detecção periódica com câmera termográfica infravermelha; preferir condições ambientais estáveis sem forte interferência solar
Combinar com mapas de temperatura históricos e comparação com equipamentos similares
Não julgar defeitos internos apenas com base em um único resultado infravermelho; combinar com testes offline para um julgamento abrangente

Critérios e Princípios de Tratamento

Critérios de detecção infravermelha em três níveis de severidade:

Defeito Geral:

Diferença de temperatura > 0,5 K
→ Ação: Registrar defeito, reforçar o monitoramento

Defeito Grave:

Diferença de temperatura > 1 K
Diferença de temperatura entre fases > 1 K (julgado como anormalidade interna)
Diferença de temperatura relativa infravermelha ΔTmax ≥ 30%
→ Ação: Registrar defeito grave, reportar ao despacho e manutenção, agendar inspeção offline o mais rápido possível

Defeito Crítico:

Aumento de temperatura local > 5 °C acima do ambiente
Diferença de temperatura com equipamentos ao redor > 10 °C
→ Ação: Inspeção imediata de desmontagem; reportar imediatamente ao despacho, solicitar retirada de serviço para tratamento

Outros Requisitos de Tratamento:

Reportar aquecimento anormal ao despacho e manutenção imediatamente; solicitar inspeção offline se necessário
Manter distância de segurança adequada ao se aproximar do para-raios; priorizar a observação remota por infravermelho
Ciclo de detecção infravermelha conforme procedimentos operacionais do local e especificações técnicas de detecção infravermelha

3. Falhas de Isolamento Externo e Aparência

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O isolamento externo é a primeira linha de defesa contra ataques ambientais; os danos afetam diretamente a operação segura.

Manifestações de Falhas

Invólucro de porcelana ou invólucro compósito: rachaduras, fraturas, danos, saias faltantes, traços de erosão elétrica
Superfície do isolamento externo: traços de descarga, faíscas, descarga visível à noite
Saias de borracha de silicone: danos, deformação, rachaduras por envelhecimento
Fenômenos de flashover por poluição ou flashover por gelo

Causas Possíveis

Clima severo (raios, granizo, acúmulo de gelo) causando danos mecânicos
Contaminação severa da superfície → distribuição desigual de tensão → descarga local
Acúmulo de gelo ou ponteamento por pingentes de gelo → redução da resistência do isolamento

Princípios de Tratamento

Classificados pela gravidade da rachadura:

Rachaduras menores, sem descarga: registrar defeito, fortalecer o monitoramento de patrulha
Rachaduras grandes ou descarga presente: relatar imediatamente ao despacho, solicitar interrupção e substituição
Rachaduras encontradas durante tempestade: manter a operação se possível; tratar após a passagem da tempestade

Outros Requisitos:

Se a substituição não for imediatamente possível: aplicar tinta ou resina epóxi como barreira temporária contra umidade nas rachaduras
Limpar a contaminação da superfície prontamente; flashover severo → solicitar interrupção para tratamento
Patrulha especial pós-clima de gelo: verificar acúmulo de gelo no isolamento externo e ponteamento por pingentes de gelo
Manter distância de segurança durante a patrulha

4. Explosão ou Ruptura do Para-raios

Forma de falha mais severa; frequentemente acompanhada pela operação da proteção do sistema; requer tratamento de emergência.

Manifestações de Falhas

Explosão do corpo do para-raios, fumaça, incêndio
O sistema de monitoramento emite ação de proteção, sinais de disparo do disjuntor
Isolamento externo de equipamentos adjacentes possivelmente danificado

Causas Possíveis

Falha de terra monofásica em sistema com neutro não aterrado → tensão da fase sã sobe para tensão de linha por período prolongado → sobretensão sustentada no para-raios → ruptura térmica
Sobretensão por ferrorressonância do sistema → descarga do para-raios queima elementos internos
Baixo desempenho de extinção do intervalo de centelhamento → re-ignição após operação queima os discos de válvula
Vedação deficiente → umidade interna → características elétricas degradadas → ruptura térmica

Princípios de Tratamento

Registrar alarmes do sistema de monitoramento e ações de proteção; inspecionar danos ao equipamento no local
Falha de terra permanente causada: Proibir o uso de seccionadora para remover o para-raios com defeito
Sem falha de terra permanente: Após a tempestade, abrir a seccionadora da fase com defeito para remover e substituir
Explosão pulverizante: inspecionar também danos no isolamento externo de equipamentos adjacentes
Todas as operações conforme instruções do despacho; nenhuma operação não autorizada

5. Ingresso de Umidade Interna

A falha de vedação é a causa primária da umidade interna; o desempenho do isolamento e as características elétricas degradam-se severamente após o ingresso de umidade.

Manifestações de Falhas

A resistência de isolamento cai significativamente
A tensão de descarga de frequência de potência diminui
A corrente de condução aumenta significativamente ou apresenta um aumento significativo em relação ao anterior
O fator de perda dielétrica tanδ aumenta (deve ser < 0,05)
Após a desmontagem: isolamento do núcleo envelhecido para marrom-amarelado, depósitos oleosos; o esmalte do lado do disco de válvula aparece fosco, perde o brilho

Possíveis Causas

Porcas de aperto superiores soltas, junta de vedação envelhecida/rachada
Trincas ou poros na carcaça de porcelana
Orifício de teste inferior não soldado com segurança
Vedante da conexão de flange ineficaz
Acúmulo de água na base → entrada de umidade

Princípios de Intervenção

Substituir juntas de vedação envelhecidas; garantir que a estrutura de vedação esteja corretamente assentada durante a remontagem
Soldar com segurança os orifícios de vedação inferiores; selar trincas na porcelana
Adicionar orifícios de drenagem se ocorrer acúmulo de água na base
Usar vedante impermeável de alta qualidade
Teste de isolamento pós-reparo para confirmar que o desempenho atende ao padrão

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6. Falhas de Aterramento & Conexão

A confiabilidade do sistema de aterramento afeta diretamente a eficácia da proteção do para-raios e a segurança do pessoal.

Manifestações de Falhas

Cabo de descida de aterramento: corrosão, fratura, afrouxamento, desprendimento
Junções dos cabos: afrouxamento, aquecimento, descoloração
Cabo de descida: fios rompidos, muito apertado ou muito frouxo
Anel de guarda: deslocamento, deformação, corrosão, traços de descarga

Princípios de Intervenção

Pontos de conexão: usar soldagem ou compressão; evitar enrolamento/amarração
Comprimento de sobreposição do cabo de aterramento: 2× a largura do aço plano ou 6× o diâmetro do aço redondo
Terminal de aterramento ao terminal de aterramento do equipamento protegido: conexão curta e reta → haste e malha de aterramento
Para-raios à malha de aterramento principal: cabo de descida o mais curto possível; instalar aterramento concentrado nas proximidades
Qualificação da resistência de aterramento conforme especificações técnicas relevantes e procedimentos do local (varia conforme o nível de tensão, tipo de equipamento, condições da subestação)
Relatar cabos rompidos/desprendidos ao despacho imediatamente; tratar conforme os procedimentos

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7. Sons Anormais Internos

Os para-raios não devem apresentar sons anormais sob tensão normal de frequência de potência; qualquer som anormal indica possível defeito interno grave.

Manifestações de Falhas

Sons anormais internos, sons de descarga ou sons irregulares
Odor anormal ou cheiro de queimado proveniente do equipamento

Possíveis Causas

Danos em componentes internos, ruptura do disco de válvula ou descarga interna

Princípios de Intervenção

Reportar imediatamente ao despacho; adotar medidas de retirada de serviço conforme os procedimentos; notificar a manutenção
Sob tensão de frequência de rede, o interior do para-raios não deve apresentar sons anormais; a ocorrência indica possíveis danos; princípio: não se deve continuar a operação
É estritamente proibida a aproximação não autorizada para inspeção

8. Requisitos de Manutenção Preventiva

Inspeção de Patrulha

Tipo de Patrulha	Conteúdo Principal
Patrulha de rotina	Verificar condutores, juntas, anéis de blindagem, isoladores de porcelana, vedações, cabos de descida de aterramento, dispositivos de monitoramento e contadores de descargas
Patrulha especial pós-tempestade	Verificar registros de operação dos contadores, traços de descarga superficial/flashover e conexões dos condutores
Patrulha pós-ventos fortes/tempestade de areia	Verificar conexões dos condutores e oscilação do para-raios vertical
Condições de neblina/névoa	Foco na contaminação dos isoladores de porcelana e na descarga corona
Condições de acumulação de gelo	Verificar a acumulação de gelo no isolamento externo e a formação de pontes por pingentes de gelo
Neve intensa	Remover prontamente o acúmulo de neve nos condutores e os pingentes de gelo

Critérios de Anormalidade do Contador de Descargas:

Operação sem sobretensão do sistema: verificar os registros do sistema, avaliar se houve operação indevida
Operação frequente: verificar se o para-raios apresentou anormalidade
Nenhuma operação: verificar se o contador está travado ou danificado
Interior do contador queimado/escurecido: registrar o defeito, substituir o contador, verificar a condição do para-raios

Detecção UV:

A câmera de imageamento UV detecta descargas parciais na superfície do isolamento externo; ideal à noite ou em ambientes escuros
Descarga anormal encontrada: combinar com testes infravermelhos e offline para uma avaliação abrangente

Testes Preventivos

Item de Teste	Tipo Aplicável	Critérios
Resistência de Isolamento	Para-raios ≥ 35 kV	Geral: < 2500 MΩ = anormal; relação de absorção K = R60s/R15s < 1,3 = anormal. Tipo DFS etc. com requisitos especiais: conforme documentação técnica do equipamento
Corrente de Fuga	Tipo FZ	Corrente condutiva > 0,6 mA ou aumento significativo em relação ao anterior = anormal
Corrente de Fuga	Outros tipos	Conforme documentação técnica do equipamento e procedimentos de teste
Tensão de Referência	≥ 110 kV	Queda > 10% em relação ao valor inicial/especificado; se envelhecimento confirmado → recomendar a desativação
Desvio da Tensão de Referência CC	Todos os tipos	Desvio dentro de ±5%
Tensão de Referência	Todos os tipos	Tensões de referência de frequência de rede e CC conforme condições técnicas do produto; desvio admissível em relação aos valores medidos pelo fabricante conforme normas relevantes
Fator de Perda Dielétrica	Todos os tipos	tanδ < 0,05; aumenta significativamente quando úmido
Ciclo de Teste	Todos os tipos	Conforme procedimentos operacionais do local e procedimentos de teste preventivo

Detecção Infravermelha

Nível de Tensão	Ciclo de Detecção
Todos os níveis de tensão	De acordo com os procedimentos operacionais do local e especificações técnicas de detecção por infravermelho
Recém-instalados e após reenergização de revisão de classe A/B	De acordo com os procedimentos relevantes dentro do prazo especificado para medição precisa

Notas de Detecção:

Detectar preferencialmente em noites claras; evitar interferência de reflexão solar
Análise de dados: comparação longitudinal — comparar tendências de mapas de temperatura do mesmo equipamento em diferentes períodos
Não julgar defeitos internos apenas com base em um único resultado de infravermelho; combinar com testes offline para um julgamento abrangente

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9. Fluxo Básico de Julgamento de Falhas

Ao descobrir uma anormalidade, primeiro julgue se a segurança está em perigo:

Segurança em perigo (por exemplo, explosão, incêndio, som de descarga interna, corrente de fuga > 1,4×): Imediatamente relatar ao despacho, tomar medidas de retirada de serviço
Segurança não em perigo: Registrar fenômeno → Verificar cruzadamente dados de monitoramento → Inspeção visual → Detecção por infravermelho → Teste offline, se necessário → Registrar e tratar conforme o nível de defeito (Geral / Grave / Crítico)

Editado de:Noah

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Tópicos:

Para-raios

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Falhas Comuns em Para-raios, Análise de Causas e Princípios de Tratamento

1. Corrente de Fuga Anormal

Manifestações de Falha

Causas Possíveis

Métodos de Julgamento

Critérios e Princípios de Tratamento

Alerta Anormal (atenção necessária se ocorrer qualquer condição):

Defeito Grave:

Defeito Crítico:

Critérios de Valor Absoluto (para testes offline):

Outros Requisitos de Tratamento:

2. Aquecimento Anormal do Corpo

Manifestações de Falha

Causas Possíveis

Métodos de Julgamento

Critérios e Princípios de Tratamento

Defeito Geral:

Defeito Grave:

Defeito Crítico:

Outros Requisitos de Tratamento:

3. Falhas de Isolamento Externo e Aparência

Manifestações de Falhas

Causas Possíveis

Princípios de Tratamento

Outros Requisitos:

4. Explosão ou Ruptura do Para-raios

Manifestações de Falhas

Causas Possíveis

Princípios de Tratamento

5. Ingresso de Umidade Interna

Manifestações de Falhas

Possíveis Causas

Princípios de Intervenção

6. Falhas de Aterramento & Conexão

Manifestações de Falhas

Princípios de Intervenção

7. Sons Anormais Internos

Manifestações de Falhas

Possíveis Causas

Princípios de Intervenção

8. Requisitos de Manutenção Preventiva

Inspeção de Patrulha

Critérios de Anormalidade do Contador de Descargas:

Detecção UV:

Testes Preventivos

Detecção Infravermelha

9. Fluxo Básico de Julgamento de Falhas

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