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Para-raios são dispositivos especializados que protegem equipamentos e instalações elétricas de sobretensões imprevisíveis causadas por eventos internos, como, por exemplo, falhas elétricas, comutação, curtos-circuitos, etc.; e eventos externos, como raios, impulsos, entre outros.
Pelas últimas décadas, os para-raios evoluíram do uso de carboneto de silício para óxido de zinco (ZnO). Mas, enquanto, o ZnO oferece proteção superior, os para-raios com blocos de ZnO tendem, geralmente, a falhar violentamente quando a degradação inicia.
Dentre os fatores que causam a degradação dos blocos de ZnO, os mais comuns são raios, sobretensões elétricas, acúmulo de umidade, contaminação do ambiente e o próprio envelhecimento gradual dos para-raios.
Como resultado dos fatores mencionados acima, a resistência efetiva dos para-raios reduz significativamente, levando a um aumento da corrente de fuga (It) e, consequentemente, perda de I²R.
Perdas contínuas de I²R geram mais calor e aceleram o envelhecimento, que, por sua vez, diminuem a resistência efetiva dos para-raios, levando à sua completa falha.
Entendendo o circuito elétrico equivalente de para-raios
A compreensão do circuito elétrico equivalente dos para-raios é essencial para monitorar sua saúde e obter um desempenho ideal. Na ilustração acima:
R: Componente resistivo
C: Componente capacitivo
Ir: Corrente resistiva
Ic: Corrente capacitiva
It: Corrente de fuga total
1: Alta tensão
2: Conexão com o terra, e, também onde está localizada a medição de corrente.
Um ponto pertinente que precisa ser lembrado é que, embora o componente capacitivo da corrente de fuga permaneça praticamente constante, a corrente de fuga resistiva é a principal responsável pelo aquecimento dos blocos de ZnO dos para-raios.
Com o aumento da dissipação de calor, os blocos do para-raios podem se tornar termicamente instáveis e levar a fugas térmicas e até, talvez, a explosões. Portanto, o monitoramento regular da corrente de fuga que flui pelos blocos de ZnO é primordial.
Técnicas usadas
Quando se trata de avaliar a saúde de para-raios, há três técnicas-chave que são amplamente usadas.
- Medição Tan Delta: Com a degradação do para-raios, o valor de Ir aumenta, o que resulta no aumento do ângulo δ, resultando, finalmente, em um valor maior da tangente de δ (Tan δ). O monitoramento da tendência do valor de Tan δ forma a base da técnica de medição Tan Delta.
- Teste de resistência de isolamento / teste de corrente de fuga em DC (corrente contínua): Nesta técnica, um teste de resistência de isolamento ou de corrente de fuga é conduzido na corrente contínua que elimina o valor de Ic, e apenas o valor de Ir é refletido nos resultados de medição. Esta medição é menos precisa em fornecer um quadro real de saúde dos para-raios.
- Medição de corrente resistiva de fuga do terceiro harmônico: Nesta técnica, a corrente de fuga que flui pelo fio terra é medida com a ajuda de um amperímetro sem fio (pinça). A partir da corrente de fuga, os harmônicos de terceira ordem são calculados a partir dos quais o componente resistivo de terceira ordem é derivado.
Esta técnica é preferida, pois, sendo uma medição online, não requer qualquer desligamento.
Medindo a corrente resistiva de fuga ou perda de potência
Conforme a norma IEC 60099-5, alteração 1, existem 8 métodos diferentes para medir a corrente resistiva de fuga ou a perda de potência na técnica de Medição de Corrente de Fuga AC (corrente alternada). Esses 8 métodos são classificados como A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3 e C.
Enquanto os métodos A1 a A4 descrevem a medição direta da corrente resistiva de fuga, os métodos B1 a B3 descrevem a determinação indireta do componente resistivo por meio de análise harmônica da corrente de fuga, e o método C explica a determinação direta da perda de potência.
O item 6.5 da IEC 60099-5 destaca uma comparação detalhada dos vários métodos de medição de corrente de fuga no local (na imagem abaixo).
É possível verificar, na tabela acima, que os métodos B1 e B2 fornecem os melhores resultados, comparados aos demais métodos. No entanto, o método B2 fornece uma análise de saúde dos para-raios mais precisa quando comparado ao método B1, já que os efeitos/erros dos harmônicos presentes na tensão do sistema são compensados apenas no método B2.
Podemos, portanto, concluir que o método B2 é o melhor método a ser seguido para avaliar a saúde de para-raios.
SCOPE SA30i+
O SCOPE SA 30i + é um analisador de corrente de fuga sem fio de última geração, projetado para avaliar a vida útil residual de para-raios de óxido metálico.
O SA 30i + mede com precisão e exibe diretamente os valores da corrente de fuga total e da corrente resistiva de fuga do terceiro harmônico, juntamente com a compensação harmônica conforme a IEC 60099-5-B2.
Projetado para funcionar em ambientes de até 765 kV, o SA 30i + da SCOPE fornece, impecavelmente, a corrente resistiva de fuga corrigida após a aplicação de fatores de correção necessários para alterações na tensão e temperatura do sistema.
Artigo produzido pela equipe SCOPE.
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