A EPMF preocupa-se em contribuir para a total eficácia das instalações eléctricas. Cada projecto novo ou de reabilitação deve assegurar todas as possibilidades para evitar a desregularização do funcionamento de uma instalação.

O que é uma sobretensão?
Por definição uma sobretensão é um pico de tensão imposta sobre a tensão normal de funcionamento da instalação. Uma sobretensão perturba os equipamentos e produz radiação electromagnética. Em adição, a duração da sobretensão cria um pico de energia nos circuitos eléctricos que pode danificar ou até mesmo destruir equipamentos.
Existem 4 tipos de sobretensões que podem perturbar a instalação eléctrica e cargas:

› Sobretensões de manobra: sobretensão de alta frequência ou burst disturbance causada por uma alteração de estado na instalação eléctrica;

› Sobretensão de frequência: sobretensão de frequência igual à instalação (50, 60 ou 400 Hz) causada por uma alteração permanente no estado da instalação eléctrica (como consequência de uma falha: falha de isolamento, corte de neutro, entre outros);

› Sobretensão causada por descarga electrostática: sobretensão muito rápida (apenas alguns nano segundos) de frequência muito elevada, causada pela descarga de carga eléctrica acumulada (por exemplo, uma pessoa a caminhar sobre uma carpete com solas isoladas tem uma carga eléctrica de vários kilovolts);

› Sobretensões de origem atmosférica.
É exactamente este último tipo de sobretensões que iremos analisar em maior detalhe. Existem, constantemente, entre 2.000 e 5.000 tempestades em formação no planeta inteiro. Estas tempestades são acompanhadas por descargas atmosféricas que representam um risco muito elevado para pessoas e bens, refira-se como exemplo que, em média, existem entre 30 a 100 descargas atmosféricas por segundo no mundo inteiro, atingindo-se um número de 3 mil milhões de descargas atmosféricas por ano.
Como podemos ver no quadro seguinte, 50% destas descargas têm uma corrente superior a 33 kA e 5% superior a 65 kA.

As descargas atmosféricas causam também um grande número de incêndios, principalmente em zonas agrícolas. Edifícios altos estão também mais susceptíveis a este tipo de fenómeno.

Quais as consequências em instalações eléctricas?

As descargas atmosféricas podem danificar equipamentos eléctricos e electrónicos, tanto num contexto residencial como industrial. Os custos de reparação deste tipo de danos são frequentemente bastante elevados. Mas ainda mais relevantes são outros custos, como por exemplo, os efeitos na continuidade de serviço de uma rede de telecomunicações. Os custos operacionais superam muitas vezes o valor dos equipamentos danificados.
As consequências na instalação eléctrica do edifício podem surgir de 2 formas: por impacto directo ou indirecto da descarga atmosférica no edifício. No caso de impacto indirecto, existem 3 situações possíveis:
› Descarga no cabo de tensão que fornece o edifício. A sobretensão e sobrecorrente podem ser sentidas por vários quilómetros desde o ponto de impacto;
› Descarga perto de um cabo de tensão que fornece o edifício. Neste caso, é a radiação electromagnética que origina a corrente elevada e a sobretensão na rede de fornecimento eléctrico;
› Descarga perto do edifício origina um aumento perigoso do potencial de terra na zona em redor do ponto de impacto.

Princípios de protecção
A génese da protecção de uma instalação contra os perigos de uma descarga atmosférica passa por evitar que a sua energia chegue aos equipamentos mais sensíveis. Para o conseguirmos necessitamos de:

› Realizar equipotencialidade da instalação;
› Conduzir a descarga da forma mais directa à terra;
› Minimizar efeitos directos ou induzidos pela instalação de descarregadores de sobretensão (DST).

Devemos começar por identificar as cargas sensíveis e as suas localizações, tal como os sistemas eléctricos e electrónicos e os seus pontos de entrada no edifício. É igualmente fundamental saber se no edifício, ou na área circundante, existem dispositivos de protecção de descargas atmosféricas, como por exemplo, pára-raios. A localização geográfica do edifício, o tipo de fornecimento de energia e a frequência com que existem descargas atmosféricas, são também muito importantes, para a escolha do melhor tipo de protecção da nossa instalação eléctrica.

A arquitectura deste tipo de sistema passa por 3 pontos fundamentais:
› Realizar a equipotencialidade das massas através de uma malha metálica;
› Instalar um DST no quadro de entrada de Baixa Tensão;
› Identificar a necessidade de instalar DST adicionais em cada quadro.

É, portanto, fundamental conhecer em maior detalhe o modo de funcionamento e boas práticas de instalação de um DST.

O DST é um componente da instalação eléctrica, que será ligado em paralelo à entrada de energia das cargas que se pretende proteger, podendo ser utilizado em todos os níveis da alimentação de energia.

Por princípio, o DST é desenvolvido para limitar as sobretensões transitórias de origem atmosférica e direccioná-las à terra, assim como limitar a amplitude da mesma sobretensão para um valor que não seja perigoso para a instalação eléctrica e os seus componentes.

Desta forma, o DST elimina:
› Em modo comum, as sobretensões entre fase e neutro ou terra;
› Em modo diferencial, as sobretensões entre fase e terra.

Em caso de sobretensão superior à tensão de funcionamento:
› Conduz a sobretensão à terra, em modo comum;
› Reparte a sobretensão entre os restantes condutores activos, em modo diferencial.

Existem 3 tipos de DST:
Tipo 1: É obrigatório para o caso específico de um edifício de terciário ou indústria, protegido por equipamento de protecção primária, pára-raios ou gaiola de Faraday. Protege a instalação contra descargas atmosféricas directas e direcciona a corrente de retorno do condutor de terra para os condutores da instalação eléctrica. É caracterizado por um valor Iimp medido por uma onda de corrente de 10/350 μs;
Tipo 2: Este tipo de descarregador é a protecção mínima para todas as instalações eléctricas. Instalado em todos os quadros eléctricos, previne a propagação das sobretensões na instalação eléctrica e protege as cargas, caracterizado por um Imax medido por uma onda de corrente 8/20 μs;
> Tipo 3: Trata-se de um descarregador com uma capacidade baixa de descarga, têm por isso de ser instalado como complemento aos descarregadores de tipo 2 e próximos das cargas mais sensíveis. É caracterizado por uma onda de tensão de 1,2/50 μs e de corrente de 8/20 μs.

A Norma Internacional IEC 61643-1 Edição 2.0 (03/2005) define as características e os ensaios para um DST instalado no sistema de distribuição de energia de Baixa Tensão.

Características comuns:
› Uc: tensão máxima em regime permanente. É a tensão, alterna ou contínua, acima da qual o descarregador se torna activo, sendo este valor escolhido de acordo com a tensão de funcionamento e o esquema de ligação à terra;
› Up: nível de protecção. É a tensão máxima aceitável nos terminais do DST quando activo. Este nível é atingido quando a corrente no DST é In. O nível de protecção escolhido terá de ser inferior à tensão suportada pelas cargas. Contudo, em caso de descarga atmosférica a tensão nos terminais do DST é, normalmente, inferior a Up;
› In: corrente nominal de descarga. É o valor máximo de corrente que o equipamento consegue descarregar 15 vezes, tendo como onda de corrente 8/20 μs.

Relativamente às características específicas de cada um dos tipos de DST:
Tipo 1
› Iimp: Corrente máxima de pico. É o valor máximo de corrente com onda 10/350 μs que o equipamento consegue descarregar 5 vezes;
Tipo 2
› Imax: Corrente máxima de descarga. É o valor máximo de corrente com onda 8/20 μs que o equipamento consegue descarregar 1 vez;
Tipo 3
› Uoc: Tensão em circuito aberto aplicada nos ensaios de Classe III (Tipo 3).

Para uma instalação de distribuição eléctrica, as características fundamentais para definir o sistema de protecção contra descargas atmosféricas e selecção de um DST são:
› Ao nível dos DST: número DST, tipo, nível de exposição para definir Imax;
› Para o dispositivo de protecção contra curto-circuitos: Imax e Isc no ponto de instalação.

As restantes características do DST são definidas pela instalação: número de pólos, Up (nível de protecção) e Uc (tensão máxima em regime permanente).

O tipo de DST a colocar à cabeça da instalação é definido pela existência ou não de um sistema de protecção de tipo LPS. O número de DST a instalar adicionalmente é determinado por:
› Dimensão do edifício e a dificuldade de assegurar a equipotencialidade. Em instalações grandes é fundamental colocar um DST à entrada de cada quadro parcial;
› Distância entre cargas sensíveis a proteger e o equipamento de entrada. Quando as cargas estão a mais de 30 m, é necessário realizar uma protecção mais fina;
› Risco de exposição. No caso de uma área de grande exposição, onde esteja instalado um sistema de tipo LPS é aconselhável a instalação de um descarregador de Tipo 1 acompanhado de outro de Tipo 2.

Posto isto, torna-se necessário referir que a protecção contra sobretensões é, actualmente, uma temática já bastante desenvolvida e estudada, sendo fundamental a utilização deste tipo de sistemas de modo a garantir a segurança de cargas mais sensíveis, bem como de todos os bens em geral.