NBR 5410-2004 Proteção contra Surtos - BAIXARDOC

DIRETRIZES ABNT NBR 5410:2004 Ref.: PROTEÇÃO CONTRA SURTOS

C la m p e r In d . e C o m . S .A .

R o d . L M G 8 0 0 , k m 0 1 , n o . 1 2 8 , D is tr ito In d . G e n e sc o A . O liv e ira , L a g o a S a n ta - M G . C E P 3 3 .4 0 0 -0 0 0

S A C : 0 8 0 0 7 0 3 0 5 5 5 E .M a il: su p o rte @ cla m p e r.c o m .b r w w w .c la m p e r.co m .b r

R e v .: A – N o v . 0 9 P á g ina 1 d e 2 1

A intenção deste artigo é extrair da norma NBR 5410:2004 as diretrizes sobre proteção contra surtos e reordená- las evitando, por exemplo, o vai-e-vem entre referências e tabelas que são citadas de forma recorrente e cruzadas pela norma.

Obviamente também se destina a especificar os Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) fabricados pela Clamper Ind. e Com. S.A. (SAC: 0800 7030 555) que atendem a cada aplicação prescrita na Norma Brasileira.

Estamos abertos às sugestões ou reparos neste artigo que possam ser sugeridas por nossos cl ientes e ou profissionais que se interessem pelo assunto e antecipamo-nos em pedir desculpas por erros, que eventualmente, nossa interpretação tenha causado.

As interpretações e opiniões expressas neste artigo não pretendem expressar nada além da visão da Clamper.

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Fórum Nacional de Normalização responsável pela elaboração das Normas Brasileiras.

A Norma Brasileira - Instalações elétricas de baixa tensão (ABNT NBR 5410:2004), evolução da histórica “ NB-3” , foi tecnicamente revisada pelo Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/ CB-03) e pela Comissão de Estudo de Instalações Elétricas de Baixa Tensão (CE-03:064. 01) e a partir de 31 de março de 2005 esta segunda edição cancelou e substituiu a edição anterior (1997).

A NBR 5410 é baseada na norma internacional IEC 60.364: .

O alinhamento da ABNT com a IEC vem desde a década de 80 e apesar disto não há uma identidade total entre a NBR 5410:2004 e a IEC 60.364 quer no conteúdo quer na estrutura.

Cabe destacar ainda que em vários itens da NBR 5410:2004 são citadas outras normas da IEC como referência.

O artigo 4.2.2.2 da ABNT NBR 5410:2004 trata as considerações sobre .

Na alínea do artigo citado acima, é explicada a simbologia utilizada para a classificação dos esquemas de aterramento, conforme segue e, logo após, do parágrafo 4.2.2.2.1 ao 4.2.2.2.3, são demonstrados cada esquema com suas particularidades.

– Situação da al imentação em relação à terra:

T = um ponto diretamente aterrado;

I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento de um ponto através de impedância;

– Situação das massas da instalação elétrica em relação à terra:

T = massas diretamente aterradas, independente do aterramento eventual de um ponto da al imentação;

N = massas ligadas ao ponto da al imentação aterrado (em corrente alternada, o ponto aterrado é normalmente o ponto neutro);

– Disposição do condutor neutro e do condutor de proteção:

S = funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos;

C = funções de neutro e de proteção combinadas em um único condutor (condutor PEN).

O esquema TN possui um ponto da al imentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutores de proteção. São considerados três variantes de TN, de acordo com a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção, a saber:

esquema TN-C, no qual as funções de neutro e de proteção são em um único condutor, na totalidade do esquema;

esquema TN-S, no qual o condutor neutro e o condutor de proteção são ;

esquema TN-C-S, do qual as funções de neutro e de proteção são combinados em um único condutor.

Nota: As funções de neutro e de condutor de proteção são combinadas num único condutor em todo o esquema.

Massas Massas

Aterramento da al imentação






Nota: As funções de neutro e de condutor de proteção são combinadas num único condutor em parte do esquema.

O esquema TT possui um ponto da al imentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação l igadas a eletrodo(s) de aterramento eletricamente distinto(s) do eletrodo de aterramento da al imentação.

No esquema IT todas as partes vivas são isoladas da terra ou um ponto da al imentação é aterrado através de impedância. As massas da instalação são aterradas, verificando-se as seguintes possibil idades:

Massas aterradas no mesmo eletrodo de aterramento da al imentação, se existente;

Massas aterradas em eletrodo(s) de aterramento próprio(s), seja porque não há eletrodo de aterramento da al imentação, seja porque o eletrodo de aterramento das massas é independente do eletrodo de aterramento da al imentação.

Nota: O neutro pode ser ou não distribuído.

A – sem aterramento da alimentação

- al imentação aterrada através de impedância

Massas Massas

MassasMassas

Massas Massas

Massas Massas

Massas Massas

Massas Massas






- massas aterradas em eletrodos separados e independentes do eletrodo de aterramento da al imentação

- massas coletivamente aterradas em eletrodo independente do eletrodo de aterramento da alimentação

- massas coletivamente aterradas no mesmo eletrodo da al imentação.

Na NBR 5410:2004 as diretrizes sobre o tema “Proteção contra sobretensões e perturbações eletromagnéticas” estão contidas no capitulo 5.4.

A seção 5.4.1 trata das sobretensões temporárias e o artigo 5.4.1.1 ensina que os circuitos fase-neutro podem ser submetidos à tensão entre fases por:

perda de neutro nos esquemas TN (TN-C, TN-S e TN-C-S) e TT, em sistemas trifásicos e bifásicos com neutro e monofásicos a três condutores;

falta à terra em esquema IT.

O artigo 5.4.1.2 destaca que no esquema TT deve-se cuidar especialmente das sobretensões temporárias no caso de falta a terra na média tensão.

Uma nota comum aos dois artigos ressalta que na seleção dos DPS a característica de máxima tensão de operação (Uc) deve levar em consideração uma possível sobretensão temporária.

O artigo 5.4.1.3 permite que a verificação prescrita em 5.4.1.2 seja restrita aos equipamentos de BT da subestação (SE) se o neutro for isolado do aterramento das massas na SE e, a seção 5.4.2 trata das sobretensões transitórias sendo o artigo 5.4.2.1 dedicado à proteção nas l inhas de energia, assim como o 5.4.2.2 refere-se a proteção em l inhas de sinal.

No parágrafo 5.4.2.1.1 são descritas as condições em que as instalações de DPS são necessárias e exigidas. São elas:

“ Quando a instalação for alimentada por l inha aérea (total ou parcial) ou incluir ela própria l inha aérea e se situar em região sob condições de influências externas AQ2 ou, quando a instalação se situar em região sob condições de influências externas AQ3, definidas na tabela 15 na página 29 da norma e transcrita abaixo:

Tabela 15 – Descargas Atmosféricas

AQ1 Desprezíveis 25 dias por ano -

AQ2 Indireta > 25 dias por ano

Riscos provenientes da rede de al imentação Instalações al imentadas por redes aéreas

AQ3 Diretas Riscos provenientes da exposição dos componentes da instalação

Partes da instalação situadas no exterior da edificação

Massas Massas

Massas Massas

Massas Massas






De acordo com a norma ABNT NBR 5419:2005 (página 32), depois de determinado o valor de , que é o número provável de raios que anualmente atingem uma estrutura, o passo seguinte é a aplicação dos fatores de ponderação indicados nas tabelas B.1 a B.5.

Multiplica-se o valor de pelos fatores pertinentes, obtendo-se , e compara-se o resultado com a frequência admissível de danos conforme o seguinte critério:

se 10-3 , a estrutura requer um SPDA;

se 10-3 > > 10-5, a conveniência de um SPDA deve ser decidida por acordo entre projetista e usuário;

se 10 -5, a estrutura dispensa um SPDA.

Definições:

( ): Frequência média anual previsível de descargas atmosféricas sobre uma estrutura.

( ): Frequência média anual previsível de descargas atmosféricas sobre uma estrutura, após aplicados os fatores de ponderação das tabelas B.1 a B.5 da ABNT NBR 5419:2005.

( ): Frequência média anual previsível de danos, que pode ser tolerada por uma estrutura.

Apresentamos abaixo os mapas isocerâunicos da região sudeste e do Brasil ao todo, para se verificar o índice cerâunico da local idade que nos interessa. Os mesmos podem ser obtidos nas páginas 30 e 31 da norma ABNT NBR 5419:2005:

Figura 1-a) – Mapa de curvas isocerâunicas – Região Sudeste






Figura 1-b) – Mapa de curvas isocerâunicas – Brasi l

Em nota a norma NBR 5410:2004 admite que a proteção contra sobretensões exigida em 5.4.2.1.1 possa não ser provida se as consequências dessa omissão, do ponto de vista estritamente material, consti tuir um risco calculado e assumido. Porém, prescreve que em nenhuma hipótese a proteção pode ser dispensada se essas consequências puderem resultar em risco direto ou indireto a segurança e a saúde das pessoas.

O parágrafo 5.4.2.1.2 lembra que a proteção contra sobretensões transitórias pode ser provida por DPS ou por meios que garantam a atenuação no mínimo àquela obtida pelos DPS. A eventual necessidade de proteções adicionais em outros pontos e em particular junto aos equipamentos mais

sensíveis está prevista em 5.4.2.2.2, porém, infelizmente, sem que sejam previstos critérios de necessidade.

Muito importante é a diretriz do artigo 5.4.2.3 referente à suportabil idade a impulso exigível dos componentes da instalação, ou seja, define, na tabela 31, quanta sobretensão os equipamentos elétricos de BT devem suportar sem danos.

Explica, também, que este valor deve ser informado pelo fabricante. A tabela 31 referencia a IEC 60.664-1 e o anexo E da ABNT NBR 5410:2004.

Transcrevemos abaixo a tabela 31 da página 71 da norma e os detalhes contidos no anexo E:






Sistemas trifásicos

Sistemas monofásicos com neutro

Produto a ser util izado na entrada

da instalação (4)

Produto a serem utilizados em circuitos de

distribuição e circuitos terminais (3)

Equipamentos de util ização (2)

Produtos especialmente protegidos (1)

120/208 127/220

115-230 120-240 127-254

4 2,5 1,5 0,8

220/380 230/400 277/480

- 6 4 2,5 1,5

400/690 - 8 6 4 2,5

Tabela 31 - Suportabil idade a impulso exigível dos componentes da instalação

Explicações contidas no Anexo E:

(1) Produtos destinados a serem conectados à instalação elétrica fixa da edificação, mas providos de alguma

, situada na instalação fixa ou entre ela e o equipamento; e

(2) Também destinados a serem conectados à instalação elétrica fixa da edificação (aparelhos eletrodomésticos, eletroprofissionais, ferramentas portáteis e cargas análogas); e

(3) Componentes da instalação fixa propriamente dita (quadros, disjuntores, condutores, barramentos, interruptores e tomadas) e outros equipamentos de uso industrial (motores – por exemplo); e

(4) Produtos util izados na entrada da instalação ou nas proximidades, a montante do quadro de distribuição principal (medidores, dispositivos gerais de seccionamento e proteção e outros i tens usados tipicamente na interface da instalação elétrica com a rede pública de distribuição).

Na seção 5.4.3 estão prescritas as medidas de prevenção às

interferências eletromagnéticas e logo no artigo 5.4.3.1 determina-se que as blindagens, armações, condutos e ou capas das linhas externas devem ser conectados na equipotencial ização principal.

Em notas a norma ressalta que dependendo do caso, a vinculação dos revestimentos metálicos da linha a equipotencial ização principal não precisa ser mediante ligação direta ao BEP (Barramento de Equipotencial ização Principal), podendo ser indireta, como por exemplo, mediante l igação ao BEL (Barramento de Equipotencial ização Local) mais próximo do ponto em que a l inha entra ou sai da edificação ou mediante a ligação direta ao eletrodo de aterramento da edificação (como ilustrado, conceitual e genericamente, na figura G.3 do anexo G na página 199, que reproduzimos abaixo). É o caso de uma linha de energia que sai da edificação para al imentar outra edificação, vizinha, ou para alimentar estruturas ou construções anexas; de uma l inha de sinal que também se dirija à edificação vizinha; e de linha de sinal associada a uma antena externa. As equipotencial izações locais (BEL) de uma edificação devem incluir armadura de concreto.






Figura G.1 – Exemplo de equipotencial ização principal em que os elementos nela incluíveis concentram-se aproximadamente num mesmo ponto da edificação

(* * ) Ver figura G.2

Figura G.2 – Conexões da al imentação elétrica à equipotencialização principal , em função do esquema de aterramento

1

2

3.a

3.b

3.c

3.d

4.a

4.b

5

(* )

(* * )

BEP

EC

DETALHE ADETALHE A

BEPBEPPEN N

N PENN PEN

Quadro de distribuição principal

Quadro de distribuição principal






Figura G.3 – Exemplo de equipotencialização principal em que os elementos nela incluíveis não se concentram-se ou não são acessíveis num mesmo ponto da edificação

¹ As figuras são essencialmente i lustrativas. Se o quadro de distribuição principal se situar junto ou bem próximo do ponto de entrada da l inha na edificação, sua barra PE, caso não haja outras restrições, poderia acumular a função de BEP.

² O detalhe relativo ao esquema TN-C-S ilustra situação conforme 5.4.3.6.

Legenda:

BEP = Barramento de equipotencialização principal

EC = Condutores de equipotencial ização

1 = Eletrodo de aterramento (embutido nas fundações)

2 = Armaduras de concreto armado e outras estruturas metál icas da edificação

3 = Tubulações metál icas de utilidades, bem como os elementos estruturais metál icos a elas associados.

Por exemplo:

3.a = água

3.b = gás

(* ) = luva isolante (ver nota 2 de 6.4.2.1.1 – NBR 5410:2004)

3.c = esgoto

3.d = ar- condicionado

4 = Condutos metál icos, bl indagens, armações, coberturas e capas metál icas de cabos.

4.a = Linha elétrica de energia

4.b = Linha elétrica de sinal

5 = Condutor de aterramento principal

No artigo 5.4.3.6, determina-se que em toda edificação al imentada por l inha elétrica TN-C deve-se passar ao esquema TN-S a partir do ponto de entrada da l inha na edificação, ou a partir do quadro de distribuição principal.

1

4.a

4.b

2

3.b

(* )

3.c

3.a

3.d

EC(* * )

5

BEP






Em nota, neste artigo, é colocado que o esquema poderá permanecer TN-C caso não seja prevista a instalação, imediata ou futura, de equipamentos eletrônicos interl igados por ou comparti lhando l inha de sinal (em particular, linhas de sinal baseadas em cabos metál icos).

Nos artigos 5.4.3.2 e 5.4.3.3, que versam sobre linhas de sinal, quando a conexão da blindagem ou capa metál ica a equipotencialização, conforme 5.4.3.1, puder ocasionar ruído ou corrosão eletrolítica, essa conexão pode ser efetuada com a interposição de DPS do tipo curto-circuitante. A conexão através de DPS do tipo curto-circuitante deve se restringir a uma das extremidades da linha de sinal.

Toda linha metál ica de sinal que interligue edificações deve dispor de condutor de equipotencialização paralelo, sendo esse condutor conectado às equipotencializações, de uma outra edificação, às quais a linha de sinal se acham vinculadas, conforme artigo 5.4.3.4.

Seguem as medidas necessárias para reduzir os efeitos das sobretensões induzidas e das interferências eletromagnéticas em níveis aceitáveis, (artigo 5.4.3.5):

Disposição adequada das fontes potenciais de perturbações em relação aos equipamentos sensíveis;

Disposição adequada dos equipamentos sensíveis em relação a circuitos e equipamentos com altas correntes como, por exemplo, barramento de distribuição e elevadores;

Uso de fil tros e/ou dispositivos de proteção contra surtos (DPS) em circuitos que al imentam equipamentos sensíveis;

Seleção de dispositivos de proteção com temporização adequada, para evitar desligamentos indesejáveis devidos a transitórios;

Equipotencial ização de invólucros metál icos e blindagens;

Separação adequada, por distanciamento ou blindagem, entre as linhas de energia e as linhas de sinal, bem como seu cruzamento em ângulo reto;

Separação adequada, por distanciamento ou blindagem, das l inhas de energia e de sinal em relação aos condutores de descida do sistema de proteção contra descargas atmosféricas;

Redução dos laços de indução pela adoção de um trajeto comum para as l inhas dos diversos sistemas;

Util ização de cabos bl indados para o trafego de sinais;

As mais curtas conexões de equipotencial izações possíveis;

Linhas com condutores separados (por exemplo, condutores isolados ou cabos unipolares) contidas em condutos metál icos aterrados ou equivalentes;

Evitar o esquema TN-C, conforme disposto em 5.4.3.6;

Concentrar as entradas e/ou saídas das l inhas externas

em um mesmo ponto da edificação;

Util izar enlaces de fibra óptica sem revestimento metál ico ou enlaces de comunicação sem fio na interligação de redes de sinal dispostas em áreas com equipotencial izações separadas, sem interl igação.

Na NBR 5410:2004 as diretrizes sobre “ Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS)” tanto em l inhas de energia (artigo 6.3.5.2) quanto em linhas de sinal (artigo 6.3.5.3) aparecem na seção 6.3.5.

No que diz respeito ao DPS em linhas de energia, logo no parágrafo 6.3.5.2.1, quanto à disposição destes devem-se respeitar os seguintes critérios:

Quando o objetivo for proteger contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas diretas sobre a edificação ou em suas proximidades, os DPS devem ser instalados no * da l inha na edificação (mais a frente na norma, conforme o segundo subitem da alínea do parágrafo 6.3.5.2.4, faz-se concluir que este DPS equivale à Classe I da IEC 61.643-1); ou

Quando o objetivo for proteger contra sobretensões de origem atmosférica transmitidas pela linha externa de al imentação (surtos induzidos), bem como a proteção contra sobretensões de manobra (ligar e desligar da rede) os DPS devem ser instalados junto ao * da linha na edificação ou no quadro de distribuição principal localizado o mais próximo possível do ponto de entrada (analogamente entende-se que equivale à Classe II da IEC 61.643-1), conforme o primeiro subitem da alínea do parágrafo 6.3.5.2.4; ou

Outro tipo de DPS pode ser caracterizado pela leitura do terceiro subitem da alínea do parágrafo 6.3.5.2.4 que transcrevemos, parcialmente, abaixo para facil i tar:

“ - quando o DPS for destinado, simultaneamente, à proteção contra todas as sobretensões relacionadas nas duas situações anteriores,...” (neste caso conclui-se que este DPS atende aos requisitos da IEC 61.643-1 tanto para Classe I quanto para Classe II; isto posto, deve-se instalar no ponto de entrada da linha na edificação).

Definição de numa edificação (seção 3.4.4 – página 8 da norma): Ponto em que uma l inha externa penetra na edificação. A referência fundamental é a , ou seja, o corpo principal ou cada um dos blocos de uma propriedade e no caso de edificações com pilotis o ponto de entrada é o ponto em que a l inha penetra no compartimento de acesso à edificação, ou seja, de entrada). Além da edificação outra referência indissociável de “ ponto de entrada” é o , localizado junto ou bem próximo do ponto de entrada.

Na nota 2 do parágrafo 6.3.5.2.1, a norma prescreve que em instalações já existentes é permitido que os DPS sejam instalados na caixa de medição, desde que esta não diste a





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mais de 10 metros do ponto de entrada na edificação e que a barra PE, onde se vão l igar os DPS, seja conectada ao barramento de equipotencial ização principal da edificação (BEP).

A terceira e quarta notas informam que para proteção de equipamentos sensíveis, pode ser necessária a instalação de DPS adicionais sendo necessário coordená- los, e que os DPS que fizerem parte da instalação fixa e não se encontram instalados em quadros de distribuição (por exemplo,

incorporados a espelhos com interruptores e/ou tomadas) devem ter sua presença indicada através de etiqueta ou identificador similar, na origem ou o mais próximo possível da origem do circuito ao qual está inserido.

O parágrafo 6.3.5.2.2 possui um fluxograma (figura 13 na página 131 da norma) demonstrando a adequada disposição dos DPS junto ao ponto de entrada da linha elétrica ou o mais próximo possível do ponto de entrada, conforme adaptamos a seguir:

Figura 13 – Esquemas de conexão dos DPS no ponto de entrada da linha de energia ou no quadro de distribuição principal da edificação (referência - página 131 da norma NBR 5410:2004)

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