Aplicação e Coordenação de DPSs

No ultimo artigo do blog, que você pode ler clicando aqui, explicamos sobre o funcionamento dos Dispositivos de Proteção contra Surto (DPS, em inglês SPD), falamos sobre as diferentes classes I, II e III e também sobre o DPS específico para o tipo solar.

Dessa vez, falaremos sobre as características dos DPS e como escolher um dispositivo capaz de garantir a segurança dos equipamentos da instalação, e também sobre como coordená-los dentro do seu sistema elétrico, contemplando tanto o lado CC quanto o lado CA.

Voltando as classes

A Norma ABNT 5410/2004 classifica os DPS, em três níveis de proteção: Classe I, Classe II e Classe III. Os Dispositivos devem ser coordenados, de forma que primeiramente serão instalados os DPS com maior capacidade de exposição ao surtos (Classe I), depois os com capacidade média (Classe II) e finalmente os DPS mais sensíveis (Classe III).

• Classe I: DPS destinado à proteção contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas diretas na estrutura ou nas linhas elétricas que adentram essa edificação, com alta capacidade de exposição aos surtos, com capacidade mínima de 12,5 kA de corrente de impulso (Imax), conforme a Norma ABNT 5410, item 6.3.5.2.4 -¨d¨
• Classe II: DPS destinado à proteção contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas nas proximidades da estrutura ou das linhas elétricas que adentram essa edificação, ou seja, descargas indiretas, assim também contra sobretensões de manobra, com capacidade mínima de exposição aos surtos, de 5 kA de corrente nominal (In) conforme a Norma ABNT 5410, item 6.3.5.2.4 -¨d¨;
• Classe III: DPS destinado à proteção dos equipamentos eletro-eletrônicos, sendo uma proteção fina, de ajuste, proporcionando uma menor tensão residual, com isso uma proteção efetiva para os equipamentos. Indicado para proteção de redes elétricas, de dados e sinais.

As Zonas de Proteção contra Raios

Outro conceito que devemos compreender é o das Zonas de Proteção contra Raios ou ZPRs ou em algumas literaturas em inglês LPZs.

As ZPRs são classificadas de 0 a 3, da seguinte forma:

Zonas Externas:

• ZPR 0A: Zonas livres. Existe a possibilidade de incidência direta de raio e, portanto, a corrente do raio é alta e o campo eletromagnético não é atenuado.
• ZPR 0B: Zona abaixo do dispositivo captor. A corrente de raio é pequena, o campo eletromagnético não é atenuado.

Zonas Internas:

• ZPR 1: Zona em que os objetos não estão expostos a descargas de raios diretas. A corrente da descarga já foi atenuada pela zona 0B. Portanto neste caso o campo ELM foi atenuado, pois houve uma distribuição da corrente pelos elementos da edificação, SPDA e DPS Classe I, instalado entre a ZPR 0B e ZPR1.
• ZPR 2: Zona caracterizada pela inclusão de outro DPS. A corrente do raio é ainda mais limitada; o campo ELM é muito atenuado.
• ZPR 3: Inclusão de outro DPS… isso corresponde a uma tomada ou ao interior de um dispositivo eletrônico.

Fonte: Manual de DPS Embrastec

Com a subdivisão das ZPRs, temos também a introdução das “categorias de instalação” que basicamente delimitam a suportabilidade de certos equipamentos a um dado nível de surto de tensão.

• Categoria de instalação I: equipamentos muito sensíveis a picos de tensão, como equipamentos eletrônicos (TV, aparelhos de som, modems, PCs, etc.). O fabricante deve garantir uma tensão de resistência de 1,5 kV.
• Categoria de instalação II: aparelhos cuja resistência a impulso corresponda a 2,5 kV, como ferramentas portáteis ou eletrodomésticos.
• Categoria de instalação III: aparelhos que fazem parte do sistema, como interruptores, tomadas, quadros, etc. A tensão de resistência é de 4 kV.
• Categoria de instalação IV: dispositivos instalados antes do quadro de distribuição. A tensão de resistência ao impulso é de 6 kV.

Em resumo temos a imagem abaixo:

Fonte: Guia para aplicação DPS – Finder

É importante não confundir o conceito de ZPR com categoria de instalação, a ZPR traz a noção de grandezas eletromagnéticas associadas ao raio enquanto a categoria de instalação traz uma idéia de resistência dos equipamentos ao surtos de tensão.

Contextualizando em instalações fotovoltaicas

Em sistemas fotovoltaicos existem diversas situações possíveis, como por exemplo, em alguns sistemas os módulos podem estar instalados em um telhado ou em uma usina de solo, os inversores podem estar próximos dos módulos ou longe dos módulos, existe ou não SPDA na instalação… As situações são diversas, vamos então abordar algumas delas no intuito de elaborar um entendimento que nos permita escolher como tratar cada situação.

Na figura abaixo temos uma casa marcada com os pontos A, B e C onde teremos os DPS:

– ponto A: DPS FV Classe II*

– ponto B: DPS Classe II

– ponto C: DPS Classe I + II**

*Caso os módulos façam parte do SPDA é necessário DPS FV Classe I + II.

**É necessária a colocação de um DPS Classe I na entrada do padrão caso a instalação seja alimentada por rede aérea.

Nesse nova figura abaixo o inversor esta a uma distância superior a 10m (de cabo) do ponto A, então é necessária a colocação de um outro DPS para proteção do inversor:

– ponto A: DPS FV Classe II*

– ponto B: DPS FV Classe II

– ponto C: DPS Classe I + II**

Observação importante: Os DPS tem um raio de alcance de aproximadamente 10m dentro de onde a sua proteção é eficaz. Por exemplo, para proteger dois equipamentos distintos que estão distantes de mais de 10m um do outro será necessário ao menos um DPS para cara equipamento.

Seguindo, abaixo temos como ficaria a coordenação dos DPS em uma usina de solo onde os módulos distam mais de 10 metros do inversor.

Por fim, temos um fluxograma que resume o processo de coordenação.

 

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