Esclarecimentos sobre o modelo eletrogeométrico

dez, 2014

Edição 106 – Novembro 2014
Por Jobson Modena

Descargas atmosféricas possuem correntes impulsivas de diferentes intensidades. Por esse motivo, um SPDA não pode ser dito seguro para todos os níveis de proteção. A ABNT NBR 5419:2005 atribui uma eficiência entre 80% e 98%, dependendo do nível de proteção utilizado. 

Estes valores são calculados com base nas estatísticas de valores e parâmetros dos raios e do modelo eletrogeométrico. Por exemplo, aproximadamente, 91 % de todas as descargas atmosféricas resultam em um pico de corrente maior que 10 kA. Em média, pelo menos essa percentagem de descargas será interceptada por um SPDA com eficiência maior ou igual a 91%.  Os 9% restantes de menor intensidade, não necessariamente todos eles, provavelmente não serão interceptados. Este conceito forma o princípio fundamental da atual análise de risco da proteção contra descargas atmosféricas.

O modelo eletrogeométrico delimita o volume de proteção oferecido por captores de um SPDA, independentemente da sua disposição ser: vertical (com hastes), horizontal (com cabos) ou mista.

Segundo a ABNT NBR 5419:2005, os pontos onde ocorre maior intensidade de campo elétrico, seja no solo ou em estruturas, são geralmente os pontos mais próximos da extremidade do líder descendente, portanto, a superfície de uma esfera com centro na extremidade do líder e raio igual ao comprimento dos saltos antes do último deles é o lugar geométrico dos pontos a serem atingidos pelo raio. Estes pontos podem então ser simulados por uma esfera fictícia, cujo raio seja igual ao comprimento do último trecho a ser vencido pelo líder descendente.

A primeira versão do modelo eletrogeométrico foi desenvolvida em 1945, entretanto, o método não foi adaptado para SPDA. Na década de 1950, a quantidade de interrupções no fornecimento de energia elétrica devido às descargas atmosféricas nas primeiras linhas norte-americanas de 345 kV se mostrou bem maior que o esperado. Este evento motivou estudos detalhados sobre o problema fazendo com que o modelo eletrogeométrico fosse desenvolvido e chegasse ao patamar atual de utilização.

O modelo é um método mais apurado para a obtenção do volume de proteção imposto pelo SPDA adotado, pois é baseado no mecanismo de desenvolvimento das descargas atmosféricas. É uma técnica adotada em muitos países, inclusive, fazendo parte de suas normas. É a mesma técnica usada na coordenação da isolação de linhas de transmissão, e que vem sendo implementada e aplicada na proteção de edificações.

O comprimento R mostrado na Figura 1, que representa a distância entre o ponto de partida do líder ascendente e a extremidade do líder descendente, é o parâmetro utilizado para o projeto do posicionamento dos captores no modelo eletrogeométrico, sendo que se pode calcular essa distância através do valor de crista máximo do primeiro raio negativo, em quilo amperes (kA).

d = k x Ip

Esta equação foi elaborada pelo GT-33 da CIGRÉ – Conferência Internacional de Grandes Redes Elétricas de Alta Tensão.

A ABNT NBR 5419 utiliza:
k = 10
p = 0,65, então:

R = 10 x Imáx 0,65

A equação demonstra que a distância de atração é função da intensidade de Imáx, de forma que durante a aproximação do líder descendente, a parte da estrutura ou o elemento que se encontrar com a distância menor que o raio tem a maior probabilidade de sofrer o impacto do raio.

A Tabela 1 apresenta os valores do raio da esfera que podem ser adotados em um projeto a partir do nível de proteção escolhido.

A forma mais comum de aplicação do modelo eletrogeométrico é o método da Esfera Rolante. 

…(continua)

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