Os novos requisitos do Código Elétrico Nacional (NEC) ressaltam a importância de entender as diferenças entre protetores contra surtos, supressores de surto e dispositivos de controle de tensão transitória.
Entendendo Protetores, Supressores e Dispositivos de Controle de Tensão Transitória
O termo “protetor contra surtos” pode descrever qualquer dispositivo que proteja contra surtos elétricos, que são tensões excessivas — seja em forma de impulsos ou sobretensões AC sustentadas. Se você trabalha em uma área com alta incidência de raios ou onde a energia elétrica é instável, instalar protetores contra surtos reduzirá significativamente os danos aos equipamentos, tanto em edificações comerciais quanto residenciais. A NEC permite, mas não exige, a instalação de proteção contra surtos AC.
Protetores contra surtos podem limitar tão eficazmente os danos causados por raios que, em certas áreas, como Orlando, Flórida, as autoridades locais exigem a instalação de protetores AC em todas as novas construções, além dos requisitos da NEC.
Como Obter essa Proteção?
Uma maneira é utilizar quadros elétricos que incorporam protetores contra surtos instalados de fábrica que seguem os requisitos da NEC. Os Laboratórios Underwriters (UL) têm duas categorias para testar e listar protetores contra surtos AC de instalação fixa. A categoria mais antiga, supressor de surto (SA) (Categoria OWHX), originalmente incluía protetores instalados diretamente na entrada de serviço ou em qualquer local a jusante do desligamento de serviço.
A categoria mais recente, dispositivo de controle de tensão transitória (TVSS), coberta pela segunda edição da UL 1449, inclui tanto protetores permanentemente conectados quanto protetores de energia AC plugáveis, frequentemente chamados de réguas de energia. Os protetores fixos e plugáveis foram testados segundo diferentes padrões. Ambos os tipos podem incluir protetores integrados para conexões de CATV, telefone ou outros sinais. Estes são frequentemente chamados de protetores multiporta. SAs e TVSSs fixos podem ser instalados interna ou externamente, dependendo das informações de aplicação indicadas pelo fabricante e apoiadas por testes ambientais da UL.
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Atualização das NEC
Em 2002, a NEC foi alterada para restringir a aplicação desses dispositivos. Agora, apenas protetores com classificação SA são permitidos para serem instalados antes do desligamento de serviço [Art. 280 e 230.82(3)]. Somente TVSSs podem ser instalados após o desligamento (Art. 285). Dispositivos listados duplamente, aprovados sob ambos os padrões, podem ser instalados em qualquer local. Além disso, o artigo 285.6 da NEC exige que os TVSSs sejam marcados com sua classificação de corrente de curto-circuito (falha). O padrão UL TVSS foi modificado para adicionar essa exigência aos procedimentos de teste e marcação, mas o padrão SA ainda não foi alterado.
Adicionalmente, A norma UL 96A para sistemas de proteção contra raios exige que um SA seja instalado na entrada de serviço AC para proteger a fiação e os equipamentos elétricos no edifício.
Por que as categorias se sobrepõem? Quais padrões de teste se aplicam a eles? As razões são, em grande medida, históricas. A tabela mostra os testes críticos de resistência com os requisitos mais rigorosos para as diferentes categorias de protetores. Os padrões UL incluem várias exigências adicionais, mas as da tabela são chave para as condições danosas às quais os protetores contra surtos não só estão expostos em operação, mas também devem proteger.
Classificação SA:
O ambiente mais severo está no equipamento de serviço. Apenas um SA deve suportar o pulso de teste de 10kA sem sofrer danos. É por isso que a classificação SA é necessária na entrada de serviço.
Os TVSSs fixos estão expostos a surtos de raios muito menores. Eles estão localizados a jusante da entrada de serviço, portanto, uma resistência menor a surtos é requerida. O TVSS plugável, protegido por um disjuntor de circuito ramal e pela fiação do edifício, possui uma exigência de surto ainda menor.
Todos os produtos TVSS podem ser usados em proximidade com pessoas dentro do edifício. A experiência mostra que a exposição significativa a sobrecargas AC severas pode resultar de cruzamentos de energia causados por contato acidental entre circuitos de alta tensão e 120V, problemas de utilidade e quando eletricistas trabalham em fiação ao vivo, então todos os produtos TVSS devem sobreviver ou falhar de forma segura sob sobrecarga severa. Um teste especial está disponível para determinar se os dispositivos TVSS sobreviverão ou falharão de forma segura no evento de um neutro aberto em circuitos bifásicos ou trifásicos.
Tal evento poderia expor o protetor ao dobro ou 1,73 vezes a tensão de fase nominal, com corrente baixa ou moderada. Embora isso possa parecer improvável, problemas de neutro aberto são a causa mais comum de eventos de qualidade de energia. Uma corrente de falha baixa tinha o potencial de causar smoldering sem disparar disjuntores e levar a incêndios em algumas situações antes que o novo padrão UL 1449 exigisse que os produtos TVSS fossem protegidos contra sobretensão AC de corrente limitada.
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Qual proteção você pode esperar dos protetores fixos SA e TVSS?
Se devidamente instalados, eles limitarão surtos AC vindos, mesmo de raios próximos, a tensões de várias centenas de volts a cerca de 2.000V, dependendo do tamanho do surto entrante, do próprio protetor e do comprimento do cabo entre o painel e o protetor. Sem o protetor, os níveis de ameaça geralmente aceitos de raios entrantes são limitados pelo flashover de gaps de faísca do medidor a 6kV a 10kV e pela quebra de dispositivos de fiação em cerca de 6kV para fiação interna.
Pouco foi publicado sobre a resistência de tensão de surto de equipamentos e eletrodomésticos. Para equipamentos de telecomunicações, a antiga Parte 68 da FCC exigia que os equipamentos resistissem a impulsos de 2.500V de linha para neutro.
Um estudo sobre eletrodomésticos realizado há alguns anos pela Northeast Utilities mostrou que nenhum foi danificado por impulsos de linha para neutro de 1.000V. Normas internacionais recentes, incluindo a EN 55104, exigem resistência de surto de linha para neutro de 1.000V para a onda “combinação padrão”, que tem 50µs de duração como onda de teste de tensão. Portanto, é razoável assumir que equipamentos plugáveis em 120VAC provavelmente resistirão a impulsos de 1.000V, embora equipamentos mais delicados possam ser danificados nesse nível. Uma quantidade substancial provavelmente está segura contra impulsos de 2.000V, mas é difícil dizer qual parte.
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Conclusão
Um bom protetor fixo, devidamente instalado, deve proporcionar boa proteção para a maioria dos equipamentos conectados por plugue, para pequenos e moderados raios. Protetores fixos também devem proteger aparelhos de HVAC e eletrodomésticos movidos a motor que são conectados diretamente
Para todas essas situações, a proteção completa pode ser fornecida por protetores de surto plug-in multiporta adequados, que têm uma tensão de limite AC menor que os protetores fixos e têm circuitos de proteção adicionais para limitar surtos que entram em linhas de sinal.
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