Por que um transformador de 10kV não pode ser equipado com um pára-raios?

 

O "efeito de atração" que sai pela culatra

 

Um pára-raios funciona "atraindo" os raios para si mesmo, interceptando a descarga e conduzindo com segurança a corrente massiva até o solo através de um condutor de descida dedicado. Esta é uma estratégia eficaz para edifícios e grandes subestações. Porém, para um transformador de 10kV a situação é completamente diferente.

 

 

Quando você instala um pára-raios na estrutura de suporte ou pórtico de um transformador, você está criando deliberadamente um ponto preferencial para a queda do raionas imediações do transformador. A corrente do raio, que pode atingir valores de pico de até 200 kA (forma de onda 10/350 μs conforme definido pela IEC 62305), é então canalizada diretamente para o solo próximo ao transformador. Se o sistema de aterramento não conseguir lidar com esse impulso massivo instantaneamente, o resultado será um aumento dramático no potencial do solo-um fenômeno conhecido como "aumento do potencial do solo" ou "tensão de backflashover". Esta alta tensão pode retornar do sistema de aterramento através da carcaça do transformador e entrar nos enrolamentos, desviando do caminho de descarga pretendido e destruindo o isolamento do transformador.

 

 

Como é proibido instalar um pára-raios no próprio transformador, como proteger um transformador de 10kV contra raios? A resposta está em um dispositivo completamente diferente:o pára-raios de óxido metálico (MOA) .

 

Por que MOA é a solução, não um pára-raios

Ao contrário de um pára-raios, que atrai raios para proteger uma estrutura de um impacto direto, umpára-raios é instalado diretamente na linha de energia– especificamente, o mais próximo possível dos terminais do transformador. Seu objetivo não é atrair uma greve, mas sim desviar com segurança a sobretensãocausado por um raio em outro lugar da linhaantes que possa entrar no transformador e danificar seu isolamento.

 

Os MOAs utilizam tecnologia de óxido de zinco (ZnO) e têm uma característica de volt-ampere altamente não linear. Sob tensão operacional normal, eles se comportam como quase-isolantes. Mas quando ocorre uma sobretensão{4}induzida por um raio, sua resistência cai drasticamente, criando um caminho de baixa-impedância para o terra que desvia a perigosa corrente de surto para longe do transformador. Os requisitos de instalação para pára-raios de linhas aéreas de 10 kV são claros: adicione uma almofada entre a luva de porcelana e o aro fixo, mantenha uma distância-a{9}}fase não inferior a 350 mm e garanta que o fio condutor seja o mais curto e reto possível

 

O princípio fundamental "Três-em-um"

A eficácia da proteção contra raios de um MOA depende criticamente de como ele está aterrado. OMétodo de aterramento "três-em-um"é obrigatório: o condutor de aterramento do pára-raios, a carcaça metálica do transformador e o ponto neutro-de baixa tensão devem estar todos conectados entre si e compartilhar um único sistema de aterramento comum. Proibir o aterramento independente do pára-raios não é opcional-é um requisito de segurança. Se o pára-raios fosse aterrado de forma independente, a corrente do raio poderia fluir através do próprio transformador para atingir o aterramento principal, criando uma diferença de tensão destrutiva através do isolamento.

 

 

Mesmo a melhor instalação de pára-raios falhará se o sistema de aterramento não atender aos valores de resistência exigidos.

Capacidade do transformador	Resistência Máxima de Aterramento
100 kVA e abaixo	Menor ou igual a 10 Ω
Acima de 100kVA	Menor ou igual a 4Ω

 

 

A instalação física do próprio pára-raios deve obedecer a especificações rigorosas para garantir um desempenho ideal:

 

 

Distância do transformador: O pára-raios deve ser instalado o mais próximo possível do transformador,-de preferência, diretamente nas buchas de alta-tensão-e entre o transformador e o fusível de{3}}alta tensão. Resultados experimentais confirmam que quanto mais próximo o pára-raios estiver do transformador, melhor será o efeito de proteção.

 

Condutor principal: Para produtos MOA com tensão nominal de 42 kV e inferior, o cabo de conexão deve ser um fio de cobre flexível multi-com uma área de seção-transversal não inferior a 16 mm², e a fiação deve ser tão curta e reta quanto possível para minimizar a indutância.

 

Montagem: O pára-raios deve ser instalado verticalmente sobre uma base estável, com fios condutores firmemente conectados e amortecidos entre a luva de porcelana e o aro fixo para evitar estresse mecânico.

 

Espaçamento de fases: Para pára-raios de 1 a 10 kV, a distância-a-fase não deve ser inferior a 350 mm para evitar descargas-fase a-fase.

 

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