NBR 05424 Nb 223 Guia De Aplicacao De Para Raios De Resistor Nao Linear Em Sistemas De Potencia

Prévia do material em texto

C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
GUIA DE APLICACAO DE PARA-RAIOS DE RESISTOR 
NhO LINEAR EM SISTEMKS DE POTCNCIA 
03.058 
NBR 5424 
Procedimento AGO/l981 
SUMhRlO 
1 Objetivo 
2 Norms e documentos complementares 
3 Defini@er 
4 Procedimento geral na aplicatio de pkwaios 
5 Pm&imento a wguir M prot@o de transformadorer imersos em liquido isolante, em sistemas de transmisgo e 
distribui& 
6 prote& de outros equipamentos 
7 Rerumo das regrar de aplica@o de &a-ralos 
ANEXO A _ DistPncias m5ximar permissiveis entre pka-raior e equipamentos 
(NDICE ALFABETICO 
1 OBJETIVO 
1.1 Esta Norma estabelece recomenda$oes de carater geral para a instalaG:o de 
pat-a-raios de resistor &o-linear em sistemas de potencia. 
1.2 Esta Norma abrange a aplica$ao de para-raios de resistor n&linear na pro- 
tesao dos equipamentos contra OS riscos provenientes das sobretensoes de varias 
especies. Tais sobretensoes podem provocar descargas disruptivas e causar series 
danos aos equipamentos, comprometendo, desta forma, o fornecimento de energia 
aos consumi-dares: E-,essencial minim1 ar estes riscos, mediante coordenasao ade- 
.y 
quada entre os dispositivos de proteGao e o nivel de isolamento da isola$o. 
1.3 Esta Norma visa somente discutir os cases mais essenciais e indicar meios 
de avayar passe a passe na obten@o de solu@es adequadas e economicas. 
Nota: OS cases mais complexes de grandes instala@es, 5s quais 6 ligado grande 
nimero de linhas e cabos, merecem estudos especiais. 
1.4 Nesta Norma recomendam-se procedimentos, dos quais se espera a obten& de 
solu~$es economicas. Eles se baseiam em estudos teoricos, em resultados de en- 
saios e na experiencia. 
NoLa: No estagio atual da tknica, uma prote$% total contra OS danos resul tan- 
tes de sobretensks pode revelar-se antiecon6mica e o seu emprego pode nao 
ser considerado boa pr.Stica de engenharia. 
Origem: ABNT NB-223/80 
CB.3 - ComitO Brasileiro de Eletricidade 
C~.3:37.2 - Comi&o de Estudo de Pka-raios em Sistemasde Pot&k+ 
SISTEMA NACIONAL DE ABNT - ASSOCIACAO BRASILEIRA 
METROLOGIA. NORMALIZACAO 
DE NORMAS Tl?CNICAS 
E QUALIDADE INDUSTRIAL a 
palavrarchave: p&a-r&r - sistema de pothcia - resiStor I NBR 4 NORMA BRASILEIRA PROBAT6RlA 
CDIJ: 621.316.98 Todos os direitos resewados 32 ldginan 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
2 NBR 542411981 
1.5 Para informagao complementar ver a IEC 71-2, enquanto & houver norma bra- 
sileira sobre a materia. 
2 NORMAS E DOCUMENTOS COMPLEMENTARES 
Na aplicaqao desta Norma 6 necessario consultar as normas e documentos citados 
de 2.1 a 2.12. 
2.1 NBR 5287 - Para-raios de resistor n.% linear para sistemas de potencia - EL 
pecifica&. 
2.2 NBR 5309 - Psra-raios de resistor nao linear para sistemas de potsncia - M& 
todo de ensaio. 
2.3 ANSI C.62.2/69 - USA standard guide for application of valve type lightning 
arrester for alternating current systems. 
2.4 IEC 71-1 - Insulation coordination - Part 1: Terms definitions, principl,es 
and rules. 
2.5 IEC 71-2 - Insulation coordination - Part 2: Application guide. 
2.6 IEC 99-l - Lighting arresters - Part I: Non linear resistor type arresters 
for AC systems. 
2.7 Application of arrester for complete lightning protection of substations 
(Clayton e Powell, AIEE 1959). 
2.3 Application of arresters for lightning protection of multiline substations 
(Clayton e Young, AIEE, 1960). 
2.9 Coordination of lighting arrester location with transformer insulation 
(Witzke e Bliss, AIEE 1950). 
2.10 Lighting protection of underground residential circuits (R.W.Powell), AIEE 
1966). 
2.11 Simplified method for determining permissible separation between arresters 
and transformers (AIEE Wording group of the lightning protection devices sub- 
comi ttee) . 
2.12 Surge protection of cable connected equipment (Witzke e Bliss, AIEE 1959). 
3 DEFINIC6ES 
Para 05 efeitos desta Norma sa”o adotadas as defini@i 3.1 a 3.5. 
3.1 N&xl de prote& a impulse atmosf&ico 
Maior valor de crista da tensso de impulse atmosferico que pode ocorrer entre OS 
terminais de urn para-raios, sob condifks especificadas. 
Nota: 0 nivel de prote& a impulse 6 fixado numericamente pelo valor msximo das 
seguintes grandezas: 
a) tens% disruptiva de frente de onda, dividida por 1,15; 
b) tens% disruptiva de impulse atmosferico (onda 1,2/50); 
c) tens& residual, para uma dada corrente de descarga. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 3 
3.2 Nivel de pro&k a impulse de manobra 
Maior valor de crista da tensao de impulse de manobra que pode ocorrer entre os 
terminais de urn para-raios, sob condi@es especificadas. 
Nota: 0 nivel de prote$ao a impulse de manobra 6 fixado numericamente pelo valor 
m&imo das seguintes grandezas: 
a) ten&o residual, para uma dada corrente de descarga; 
b) ten&o disruptiva de impulse de manobra. 
3.3 Rela~ao de protepzo 
RelaGao entre a ten&o suportkwl de impulse do equipamento protegido e o nivel 
de proteqao a impulso do para-raios. 
3.4 InstaZapZo eficazmmte protegida 
InstalaGao em que tanto a subestaga”o coma as linhas de transmissao a ela ligadas 
sao protegidas contra descargas atmosfericas diretas. 
Nota: Mesmo nestas instala+s, existe a possibilidade de ocorrer falha do cabo 
psra-raios ou descarga de retorno do cabo pira-raios ou de suportes aterra 
dos para os condutores ou outras partes energizadas. A probabilidade des- 
tes eventos pode ser avaliada para verificagao da eficacia da protesa”o uti - 
zada. 
3.5 Instala&o Go-eficazmente protegida 
Instala@o em que a sub-estar$o e/au linhas de transmissao a ela ligadas,nao sao 
protegidas contra descargas atmosfiricas diretas. 
4 PROCEDIMENTO GERAL NA APLICACAO DE PARA-RAIOS 
4.1 Esta Norma admite que OS terminais de terra dos pat-a-raios, sao ligados as 
partes aterradas do equipamento, e ainda que as liga@es dos para-raios 2s par- 
tes sob tensgo e 5 terra sao as mais curtas possiveis. 
4.2 0 procedimento pat-a a escolha e a localizasao dos para-raios em rela$ao 5 
isolaga”o a proteger pode ser resumido da seguinte maneira: 
a) determinar a maxima tensso fase-terra, 2 frequ%cia industrial, a ser 
considerada no local de instalagao do para-raios; 
b) estimar a intensidade e a forma de onda da mais severa corrente de des - 
carga do para-raios; 
c) escolher, por tentativa, a ten&o nominal e a classe do para-raios; 
d) determinar as caracteristicas de proteGao do para-raios escolhido a titu - 
lo de tentativa; 
e) localizar o pira-raios o mais prkimo possivel do equipamento a ser pro- 
tegido; 
f) determinar a tensso na isolasao a ser protegida, que resultara da limita - 
$20 imposta pelo para-raios, levando em conta as dista^ncias de separa~ao 
e outros fatores aplicaveis ao ponto de utilizaGZo; 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
4 NBR 542411981 
g) determinar as ten&s supor&eis nominais de impulse da isola& a SW 
protegida; 
h) se os procedimentos de f) ou g) indicarem que o pira-raios escolhido 6 
inadequado, dewera ser feito urn reestudo da coordenagk de isolamento. 
5 PROCEDIMENTO ASEGUIR NA PROTECAO DE TRANSFORMADORES IMERSOS EM LkIUlDO ISOLANTE, 
EM SlSTEMAS DE TRANSMISSiiO E DISTRIBUICAO 
5.1 Deternina& da m&ha ten& fuse-terra, a’ frequ&cia industrial, no local 
de instatapk do pcira-raios 
5.1.1 Multiplicar a tens& maxima de opera+ do sistema pelo fator de aterra - 
men to, no ponto de instala& do para-raios. 
0 valor do fator de aterramento pode ser estimado por meio das curvas da Figu- 
ra 1. Quando estas n& forem utilizadas e forem efetuados c~lculos para a deter- 
mina@o do fator de aterramento, 6 recomendado adotar a reatsncia subtransitoria 
coma caracteristica das maquinas. 
A experiencia mostra que, para a aplica+ depara-raios, o fator de aterramen- 
to pode ser classificado dentro de urn limitado kmero de grupos: 
a) o fator de aterramento ~5 igual ou inferior a 80% (sistemas eficazmente 
aterrados) - urn valor igual ou inferior a 80% 6 obtido no ponto de ins - 
tala& do para-raios quando, para todas as condi@es do sistema, a re - 
la$o entre a reatancia de sequ&cia zero e a reata^ncia de sequkc ia 
positiva (X0/X1) estiver compreendida entre 0 e + 3, e a relafao en 
tre a resist&cia de sequcncia zero e a reatsncia de sequencia positi- 
va (RO/Xl) estiver compreendida entre 0 e + 1. 
Neste ponto o sistema & considerado eficazmente aterrado: 
Notas: a) em certos tipos de sistemas de distribuigk a quatro fios, 
quando OS neutros dos transformadores e o condutor neutt-o - 
sa”o diretamente aterrados em freqiientes pontos ao longo do 
circuito, o coeficiente de aterramento pode ser inferior a 
80%. 
b) em muitos sistemas de transmissao em alta tensso, o coefi 
ciente de aterramento n& excede a 75% e em alguns cases po- 
de ser at6 70%, particularmente em sistemas DDE extra-alta- 
ten&J; 
c) a possibilidade de aumento do fator de aterramento resultan- 
te do seccionamento do sistema deve ser considerada; 
b) o fator de aterramento excede 80% (sistemas corn o neutro n&-eficazmes 
te aterrado, aterrado por ressonancia ou corn o neutro isolado). Este 
pode ser o case de sistemas que sao aterrados atraves de resistores ou 
restores, incluindo restores de supressao de at-co, ou aqueles que tern 
alguns ou todos OS neutros isolados da terra. 
Em cada urn destes sistemas, o fator de aterramento pode ser 100% ou 
maior, no ponto de instalasao do para-raios, se a relaqao X0/X, for ne - 
gativa. 
Nota: Podem ocorrer condi@es de ressonsncia quando a rela@ X0/X, es 
tiver compreendida entre 0 e - 20. Para sistemas corn neutro [so- 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 5424/1981 5 
lado, a relay% X,/X, 6 usualmente menor do que - 20, de modo que 
6 pouco provavel que se produram as condi@es de ressotiancia. 
c) condig& de tensfio para RI = R2 = 0.2 X1 
“lotci: 05 nGllieros nas curvas representam a 
maior tens% fase-terra em qualquer 
fase para qualquer tipo de falta, em 
porcento da tens& de I inha. A area 
limitada por cada curvaeos eixos de 
coordenadas representa a regiao na 
qua1 a maxima tens% devida auma fal 
ta 6 menor do que o valor indicadonz 
curva. OS valores de impedsncia devem 
estar na mesrna base de potencia, ou 
em ohms, “a mesma base de tens%. 
Pa ra todas as curwas tern-se: 
z 
R. = 
2 3 
R, = 
R2 = 
x0 = 
2 x, = 
resistencia de sequencia zero 
resist&cia desequcncia positiva 
resistenciade sequ&cianegativa 
reatancia indutiva desequGncia ’ 
zero 
reatancia subtransi toria de se- 
quencia positiva 
reatancia de sequencia neqativa 1 x2 = 
x, = 
X2 
0 
0 efeito da. resistencia de falta foi 
0 1 2 3 4 5 6 levado em conta. Foi utilizado o va- 
lor da resistencia que di a m5xima 
%/Xl tens& para a terra. A descontinuida 
de das curvas 6 causada pelo efeitoT 
b) mndiq&s de tens% para RI = R2 = 0.1 X1 da resistencia de falta. 
FIGURA 1 - Fatores de aterramento para tirias mndi@es do hema 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
6 NBR 542411981 
5.1.2 Verificar a influencia das dimitiui@es bruscas das cargas e das sobrevelo 
cidades, sobre a m&ima ten&o fase-terra. 
5.1.3 Levar em conta as sobretensoes devidas aos efeitos de ressonsncia, 5 indu - 
Tao de circuitos paralelos, e a outros fatores que forem julgados significantes. 
De outra forma, estas sobretensoes serao geralmente desprezadas (ver 5.4.3). 
A energiza$ao de linhas longas em vazio dew ser especialmente examinada. 
5.2 Estimativn do valor e da foma de on& da corrente de descarga atmm& do 
p&a-mios 
As ten&es residuais de para-raios devem se basear em correntes de descarga que 
tenham formas de onda e intensidades coerentes corn as correntes 5s quais o pa ‘a 
-raios realmente estara sujeito em servi~o. Tambern OS dados relacionados corn Cl0 
nivel de isolamento 5 impulse do equipamento a ser protegido pelo pat-a-raios, de - 
vem se basear nas correspondentes formas de onda das tensoes residuais do para - 
-raios. 
Devido 2 caracteristica nao-linear do resistor, a forma de onda tipica da tensao 
residual tern uma frente de onda mais curta e uma cauda mais longa do que a onda 
da corrente de descarga correspondente. 
Para a maioria das formas de onda de corrente de descarga ~com intensidades de 
(5 a 20) kA, a forma de onda da tensso residual do para-raios se aproxima sufici - 
entemente da onda da tensso de impulse atmosfGrico.normalizada l,2/5D, para fins 
de coordenaF%o de isolamento. 
A intensidade da corrente de descarga e determinada considerando-se principalmen - 
te o grau de protega”o contra a incidgncia direta de raios em linhas, usinas,sub 
esta@es e instala@es de transformadores de distribui$ao. Estas instalasoes - 
mencionadas podem ser divididas em duas classes: 
a) eficazmente protegidas; 
b) Go eficazmente protegidas. 
5.2.1 InstalqGes eficamentc protegidas 
A prote$ao 6 considerada eficaz quando a probabilidade de ocorrer.falha do cabo 
para-raios ou descargas de retorno do cabo psra-raios ou de suportes aterrados 
para OS condutores, ou outras partes energizadas, 6 Go pequena que 0 risco pos - 
sa ser considerado aceitsvel. 
Em instalasoes eficazmente protegidas, tanto a subestagao coma todas as linhas - 
Go protegidas contra descargas atmosfericas diretas. 
Nestas condi@es, verifica-se que a maior taxa de crescimento da tensao a qua a 
isolagao podera ser submetida, estars em torno de 500 kV/ps. 
As linhas podem ou nao ser protegidas em sua total extensao. Considera-se geral- 
mente necesssrio que pelo menos 1 km de linha pr&imo a cada subestaqao terminal 
seja protegido pelo cabo psra-raios (protecao de fim de linha). 
Em instala@es eficazmente protegidas, as correntes de descarga dos para-raios - 
dependem de numerosos fatores, sendo qua OS mais importantes sao OS seguintes: 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 7 
a) exten& e tens% da instalask; 
b) nivel de isolamento das linhas ligadas 2 subesta$o. Em linhas corn su- 
portes de a$o ou concrete, deve ser levado em conta o nivel de isola- 
mento das cadeias de isoladores ou dos centelhadores quando utilizados. 
No case de linhas sobre pastes de madeira, o isolamento adicional da 
madeira deve ser igualmente considerado; 
c) niimero de linhas ligadas aos barramentos. Devido a reflexso das ondas 
transitantes, a corrente de descarga dos para-raios 6 afetada pela im- 
pedgncia de surto das linhas e dos cabos em paralelo; 
d) comprimento dos trechos protegidos das linhas ligadas 5 subestasao. 
No case de proteqao eficaz as correntes de descarga do para-raios variam de apro 
ximadamente 1000 A at6 20000 A dependendo da ten&o do sistema. Estas correntes 
correspondem 5s correntes de impulse 8/20, usadas no ensaio do pgra-ra,ios. 
0 valor conservative da corrente maxima de descarga para uma aplica$o especifi- 
ca 6 dado pela f6rmula: 
ia, = 
2eo - ea 
2 
onde: 
I a 
= corrente de descarga, em amperes 
e. = 1,2 x nivel de isolamento da linha (tensso critica de descarga, onda 
1,2/50), em volts 
ea 
= tensao residual do para-raios, em volts (~pode ser considerada desprezi - 
WI) 
2 = impeda^ncia de surto da linha, em ohms. 
A Tabela 1 fornece OS valores de correntes de descarga, baseados em estimativas 
medias dos parsmetros acima mencionados. 
TABELA 1 - Valores tipicor de corrente de dercarga 
Tensso nominal do sistema 
(kv) I 
Corrente de descarga 
(A) 
13,8 (Al 
34,5 IA) 
69 5 000 
88 5 000 
138 5 000 
230 10 000 
345 10 000 
440 15 000 
500 15 000 
750 20000 
(A) Geralmente 60 eficazmente protegidas. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
8 NBR 542411981 
5.2.2 InstaZap&.s m-o eficazmente protegidas (geralmente 138 kV e abairo) 
Em instala@es n& eficazmente protegidas, a isola& pode ser submetida a ten- 
s&s extremamente altas, corn taxas de crescimento da ordem de 1000 kV/vs. Condi- 
@es severas podem inclusive ser provocadas por uma descarga disruptiva pr6xima 
do pat-a-raios. 
Nota: Urn levantamento realizado nos Estados Unidos, durante dez anos, registrou 
a seguinte distribuisao para descargas atmosfiricas proximas a usinas e 
subestasoes Go eficazmente protegidas: 
1% excede 111000 A 
5% excede 63000 A 
10% excede 50000 A 
20% excede 33000 A 
50% excede 14000 A 
70% excede 9000 A 
m&imo verificado 213000 A 
As correntes nos para-raios sao muito inferior-es aos valores acima mencionados , 
devido ao efeito de arranjo das linhas e equipamentos nos barramentos. A expe - 
rigncia mostra que se pode obter uma proteGao conservativa por meio de coordena- 
+ corn uma corrente de descarga de 20 kA. ha prote+o menos conservativa 6 ob- 
tida quando a coordena$ao 6 feita corn uma corrente de descarqa de 10 kA. A esco 
Iha da corrente de descarga depende dos seguintes fatores: 
a) importancia da instalasao; 
b) probabilidade de ocorrencia de correntes mais elevadas; 
c) nivel de isolamento da linha. No case de linhas sobre suportes de ma- 
deira corn isolamento pleno, o para-raios pode estar sujeito a corren - - 
tes de wrto mais elevadas do que urn ligado a uma linha de tensao mais 
elevada, mas tendo as cruzetas aterradas. E evidente qua se a descarga 
atmosferica atingir urn ponto muito pr&imo do psra-raios, a impedsncia 
e o nivel de isolamento da linha nao terao influgncia sobre o surto. 
Nota: Este problema se relaciona ao nimero de dias/ano em que ocorrem trovoadas 
em determinada localidade (nivel isoceraunico), 2 severidade das descargas 
atmosfericas, 5 natureza do terreno, 2s caracteristicas de projeto da iii- 
nha e a protegao dos equipamentos terminais. auando as condi@es forem se- 
"eras, recomenda-se que a taxa de crescimento da tensso e a intensidade da 
corrente de descarga sejam calculadasou determinadas de alquma outra forma. 
5.3 Deternina& das tens&s suport&eis nominais de impuiso da isolap?o a ser 
protegida 
Para qua haja coordena$o entre as caracteristicas do para-raios selecionado e 
os equipamentos a serem protegidos, 6 necessario o conhecimento do nivel de iso- 
lament0 desta isola$ao. Em geral, para sistemas de baixa, media e alta tenGo, a 
tensso suport&el nominal de impulse atmosferico < o fator preponderante. Entre- 
tanto, para sistemas de extra-alta-tensao, 6 necesssrio que se considera tanto a 
ten&o suportavel de impulse atmosferico coma a de manobra. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 9 
5.3.1 Temxio suportciue~ nominal de imputso atmosf&ico (isola&o m-o-auto- pea 
- 
perante) 
Para isola@es Go constituidas de ar, define-se a ten& supor&el nominal de 
impulse atmosferico, coma o valor da ten&o utilizada no ensaio de impulso ple- 
no. 
Sabe-se que a verdadeira tensso suportavel 6 superior a ten&o suport&el nomi- 
nal, pot-em seu valor real nk pode ser determinado serr que haja danos causados a 
isola$o sob ensaio. Pode-se entretanto afirmar que a maioria das isola@es tern 
uma ten&o suport&el de impulse atmosfirico superior ao valor da onda plena de 
impulse. 
Admite-se por exemplo, que transformadores imersos em liquid0 isolante corn isola - 
$Zo de 6leo e papel, tenham uma tensso suportkl de impulse atmosferico “ii0 
menor do que 15% acima do valor de crisba da onda plena, para impulses corn tempo 
de frente inferior a 3 us. 
~ara o case de ar coma meio isolante, pode-se utilizar conceitos estatisticos pa - 
ra definir a tensso suportsvel nominal a impulse atmosfirico. Como a isola$ao 6 
auto-recuperante, pode-se ensaiar o equipamento ate que se determine a tenGo - 
disruptiva a 50% (V5Ob). 
Como tensao suportavel correspondente (Vsup ) admite-se a tens& 1,3 desvios-pa - 
dr&s (0) inferior 3 tensso disruptiva a SO%, isto 6, a ten&o cuja probabilida- 
de de descarga disruptiva 5 lo%, denominada tensao supor&vel estatTstica de im- 
pulse atmosfG.rico. 
Esta pratica admite ser gaussiana a distribuisao dos valores de ten& disrupti- 
va da isolagao sob ensaios dieletricos. 
Urn desvio-padrao media de distribuiqao de tens&s suport&eis de impulse atmosfe - 
rice, pode ser admitido coma 3%. 
Para orientasao sobre espacamentos equivalentes err ar, para formas de onda parti - 
culares de tensao de impulse, ver IEC 71-1, enquanto nao existir norma brasilei- 
ra sobre a materia. 
5.3.3 Tens& suportiivel nominal de imqn.~Zso de manobiw 
OS comentarios feitos para a ten&o suportavel nominal de impulse atmosferico, - 
tanto para isola@o n& auto-recuperante coma para auto-recuperante, tambern se 
aplicam a tensgo suportkl de impulse de manobra. 
Neste iltimo case, o desvio-pad&o mGdio associado aos ensaios de determinasao - 
da tens50 disruptiva a SO%, e de 6%. 
Modernamente, equipamentos e cadeias de isoladores em sistemas de extra-alta-ten - 
Go, podem ter seus niveis de isolamento especificados a partir do pr&io co- 
nhecimento das caracteristicas dos psra-raios que lhes da”0 proteqao. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
10 NBR 542411981 
Tambern no case de utiliza& de niveis de isolamento reduzidos, 6 igualmente im- 
portante o conhecimento do nivel de isolamento para surtos de manobra. 
E portanto necesGrio que o fabricante do para-raios tenha condi@es de fornecer 
curvas tempo x tensao de descarga do para-raios, para tens&s de impulse corn tern - 
pos ate 2000 us. 
N& existe, ate 0 presente, nenhuma forma de onda normalizada de aceita@o geral 
para a tenGo de impulse de manobra, seja para o nivel de isolamento da isolaGSo 
contra tais sobretensoes, seja para o comportamento dos dispositivos de proteG:o 
contra tais sobretensoes. 
5.4 SeZe&io do p&a-r&x pm tentativa 
5.4.1 Escolha entre difemntes classes de p&a-r&x de resistor n&linear 
5.4.1.1 Para sistemas ate 230 kV, OS psra-raios de resistor nao-linear de 10 kA 
asseguram os melhores niveis de protegao. Em seguida, vem OS para-raios das clas - 
ses de 5 kA, s&ie A, e por fim OS psra-raios de 5 kA, serie B. 
5.4.1.2 Corn0 regra geral, os para-raios de 10 kA sao aplicados a sistemas acima 
de 69 kV, e a subesta@es de sistemas de tensZjes mais baixas, consideradas sufi- 
cientemente importantes para justificar melhor prote@o. 0s psra-raios de 5 kA 
serie A, Go usados em sistemas de transmissao abaixo de 69 kV. 0s psra-raios de 
5 kA serie B Go usados na prote@‘o de transformadores de distribuigao. 
5.4.1.3 Existem requisites especiais que podem justificar a escolha de uma clas 
se mais elevada de para-raios, como por exemplo: 
a) severidade das descargas atmosfericas; 
b) condi@es de sobretensao de manobra que indiquem a necessidade do em - 
prego de para-raios corn capacidade de descarga mais elevada, a fim 
de permitir a descarga de linhas longas de cabos e de bancos de cap5 
citores, coma pot- exemplo, no case de restabelecimento de arco nos 
disjuntores; 
c) instala@&s alimentadas por uma linha Gnica, consideradas suficiente - 
mente importantes para necessitarem de melhor protef.So, especialmen- 
te as Go eficazmente protegidas. Nestes cases, 6 aconselhavel urn es - 
tudo das correntes de descarga esperadas; 
d) instala@es de ten&o nominal superior a 230 kV. 
5.4.2 EscoZha da classe de descarga em ~inhas de transmiss~o dos p&a-raios,pa- 
i-a servigo pesado 
Aplica-se normalmente para-raios para servigo pesado, quando as caracteristicas 
de descarga da linha o exigirem. 
Normalmente a classe dedescarga da linha de transmissao corresponde 2 tensso do 
sistema, de acordo corn a Tabela 2. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 54241198d 
T~,BELA 2 - Classes de descarga de linhas de transmissfio dos pk+raios 
11 
Classe de 
descarga 
de I inhas 
de transmissac 
1 
Faixa aproximada Comprimento Impeda^ncia de 
de tensEes maximas aproximado surto aproximada 
dos sistemas da linha 
(valor eficaz) 
(k’d (km) (ohms) 
4 245 300 450 
Fator de 
sobretensao 
aproximado 
3,o 
2 I ,< 300 I 300 I 400 1 2,6 
3 4 420 360 350 
4 < 525 420 325 
2,6 
294 
5 I < 765 I 480 I 300 I 272 
Contudo, quando as caracteristicas do sistema forem consideravelmente diferentes 
das constantes desta Tabela, os para-raios de dada classe de descarga em I inhas 
de transmissao podem ser utilizados em tens&s de sistema correspondentes a clas - 
ses superiores ou inferiores. 
Em tais cases recomenda-se urn estudo das circunstancias particulares, visando - 
principalmente a determina$o de energia a ser dissipada pelo para-raios. 
OS sistemas de pot&cia atao expostos basicamente a tr& tipos de sobretensoes: 
sobretensoes devido a descargas atmosfericas, surtos de manobra e sobretens&s - 
sustentadas. 
Go exemplos de sobretens&s classificadas coma surtos de manobra: energiracao, 
religamento ultra-rapido, restabelecimento de arco, corrente cortada, abertura 
e apl icasao de falta. 
A diferenGa entre energiraGao e religamento ultra-rapido 6 que, apesar de se ter 
a mesma opera$o corn disjuntores, no religamento pode haver energia armazenada - 
na linha, acarretando valores de crista de tens&s mais elevadas do que na ener- 
gizaCSo. Quando a tens% de restabelecimento, atraves dos poles do disjuntor, - 
cresce mais rapidamente do que a suportabilidade do meio de interrupsao, ocorrem 
o restabelecimento do arco e sobretensks severas no sistema. Entende-se por car - 
rente cortada a situagao do disjuntor interromper a corrente prematurarnente, is- 
to 5, antes que esta passe por zero, o que pode provocar o aparecimento de sobre - 
ten&s. 
Surtos de manobra s& transitorios e tern urn rapido amortecimento, ou seja, os va - 
lores de crista de tensao decrescem rapidamente em funsso do tempo. Tal caracte- 
r;stica constitui a diferen$a basica entre surtos de m;lnobra e sobretensks sus- 
tentadas. 
SSO exemplos de sobretensoes sustentadas: curtos-circuitos para terra, conduto - 
res abertos, ferro-resson.Sncia e rejei$ao de carga. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
12 NBR 542411081 
As sobretens&s sustentadas devidas a curto-circuitos foram descritas em 5.1. 
A condi$ao de ferro-ressonancia pode aparecer devido a intera& entre a capaci- 
tancia da linha e componentes saturaveis (par exemplo niicleos de ttansformado - 
res). Urn condutor aberto, por uma opera& indevida de disjuntor ou mesmo falha 
mecanica do condutor, pode levar o sistema a uma condigao de ressonancia, causan - 
do sobretensoes extremas. 
A condiG& de rejeiG%o de carga e caracterizada pela situaqao de uma usina gera- 
dora e seu sistema de transmiss&o, ou somente a usina geradora, ficarem isolados 
do resto do sistema. 
Para urn estudo global de todas as situa@es a que o para-raios estara submetido, 
e necessario avaliar para o sistema em estudo, as condi@es anteriormente expos- 
tas. 
Em geral, para sistemas ate 230 kV o procedimento pode ser simplificado, adotan- 
do-se coma valor tentative do para-raios urn valor acima da maxima tens& pa ra 
terra indicada em 5.1. Para sistemas em extra-alta-tens% sao recomendados estu- 
dos mais aprofundados, simulando-se o sistema corn o auxilio de analisador transi - 
torio de redes ou computadores digitais. 
No case de sistemas cuja frequencia normal devido 2s suas condi@es de operaGao, 
e inferior a 48 Hz ou superior a 62 Hz, podem ser necessarias considera@es espe - 
ciais no ~projeto e apl ica& do para-raios, as quais devem ser objeto de acordo 
entre fabricante e comprador. 
5.4.4 Detcmina&k dos niveis de prote&o a impulse atmosf&ico e de manohra,do 
p&a-raios escoZhido a titulo de tentativa 
0s niveis de protegao a impulse atmosfirico e de manobra podem ser obtidos em 
2.1, 2.2 e 2.3 desta Norma, ou de informasoes do fabricante. 
E geralmente necessario que se considere OS niveis de proteGao a impulse de mano - 
bra, somente no case de sistemas de 138 kV e acima. 
5.5 Coordena@o do niveZ de prote&b do p&a-r&x corn tens&s suportkwis nom& 
nais de impulse, da isolap% a ser protegida 
0 procedimento recomendado varia corn as diferentes categorias de instalagao, de- 
pendendo de serem eficazmente protegidas ou nao, do niimero de linhas normalmente 
ligadas e da extensao fisica da instala@J. 0 seguinte principio geral e apl ica- 
do: deve existir uma certa margem de prote$o entre a tens% suportavel de impul - 
so atmosferico e de manobra do equipamento (que s% valores minimos garantidosje 
o nivel de protesao do para-raios. Esta margem de protesao destina-se a cobrir - 
todas as condi@es, inclusive circunstancias excepcionais, tais coma correntes 
de impulse anormais corn intensidade ou taxa de crescimento elevadas. Na pratica, 
esta margem de prote@% e obtida atraves da rela& de proteGao (RP) entre a ten - 
sao suportavel nominal da isolaG% e o nivel de prote$‘o do para-raios. 
AS rela@es de proteqao minimas recomendadas para coordena$o sao de I,20 e I,15 
para impulso atmosfirico e de manobra, respectivamente. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 13 
Estes valores fornecem margens de proteqao (RP-1) x 100, de 20% e 15%, respecti- 
vamente. 
A influkcia da altitude no nivel de isolamento do equipamento deve ser 1 evada 
em conta de acordo corn a especificaqao do equipamento. 
Em muitos cases e particularmente em altas tensEes, 6 possivel que se obtenha - 
uma economia consider&e1 corn a utilizaqao de tensees suportaveis de impulse re- 
duzidas desde que as rela@es de protesao anteriormente mencionadas possam ser 
obedecidas. 
A elaboraG:o de urn projeto eficiente de prote$ao de urn equipamento atraves de ps 
ra-raios, dew preferencialmente se basear em curvas traGadas conforme descrito 
a seguir. 
Uma curva tipica de coordena@io esta mostrada na Figura 2 para ilustrar a prote- 
Tao dada por urn pira-raios 2 isolaGao de urn transformador. Curvas semelhantes po - 
dem ser traqadas para qualquer tipo de equipamento e de pat-a-raios. 
A seguir serao descritos OS passes a serem tomados para a determina$ao das cur- 
vas de coordenagao. 
Na ordenada estao indicados OS valores de crista das tens&s e na abcissa, o tern - 
po err microsegundos. Devido 5 extensa”o da faixa de tempo que S necesssria repre- 
sentar, sugar-e-se a utiliza&?o de papel semi-logaritmico. 
5.6.1 curva do hmsfcmador 
SZo registrados fundamentalmente quatro pontos que podem ser obtidos do fabrican - 
te ou de publica@es tknicas existentes: 
a) ponto A - ensaio de frente de 9nd.a (case exista); 
b) ponto B - ensaio de onda cortada; 
c) ponto c - ensaio de impulse pleno, em torno de 8 vs.; 
d) ponto D - ensaio de impulse de manobra, em torno de 300 us. 
Interliga-se OS pontos por linhas onde devem aparecer descontinuidades no ponto 
de onda cortada (B), em relaGao ao ensaio de onda plena (C). TraGa-se urn 1 inha 
reta a partir de (C) de (8 ate 30) ps pois uma descarga disruptiva nesta regiao 
iris ocorrer no final da onda. Da mesma forma, o valor do impulse de manobra 6 
prolongado de (50 at6 2000)115, pois este pode ser considerado coma urn valor m;ni - 
mo nesta faixa. 
Dave-se ressaltar que OS valores intermediaries interpolados 60 szo necessaria- 
mente representatives do desempenho do equipamento. 
5.6.2 ama do p&a-raios 
Sao registrados tr& pontospara OS seguintes valores relatives ao para-raios em 
.- 
cons idera$ao: 
a) ponto E - ensaio de frente de onda; 
b) ponto F - ensaio de onda de 1,2/50 em 1,2 us; 
c) ponto G - ensaio de impulse de manobra (valor mkimo). 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
14 NBR 5424/1981 
I I I I I I : 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 5424/1981 15 
0 ponto (G), dew ser estendido de (30 at6 ZOOO)us, se somente urn valor de des- 
carga para impulses de manobra for conhecido, ou entao de acordo corn dados forne 
- 
cidos pelo fabricante. 
Deve-se tambern incluir na Figura OS valores maximos das tens&s residuais pa t-a 
correntes de descarga de 0,s; uma e duas vezes a corrente’nominal de descarga 
do para-raios (I,). Estes valores podem ser tra$ados err torno de 5 us, coma indi - 
cado. 
5.6.3 Utiliza&o das cumas 
A menos que seja recomendada uma coordenagao mais precisa na regiao de 
(0,s a 3)us, devem ser comparadas: 
a) a tensso residual para a corrente de descarga apropriada corn a tensa 
suportavel nominal de impulso atmosfirico do transformador (ensaio de 
impulse pleno) ; 
b) a ten&o disruptiva maxima para impulse de manobra do para-raios corn a 
tensso suport&el nominal de surto de manobra do transformador. 
Para transformadores secos 6 indicada uma coordenaG2o mais apurada na regiao de 
(0,s a 3)us, comparando-se a ten&o de descarga de frente de onda do para-raios 
corn a ten&o suport&el nominal de impulse atmosfirico do transformador. 
5.7 Efeito da instalapk na coordena&To 
5.7.1 InstaZaq&s n& efiicazmente protegidas, corn ma Linica linhn a&a 
Uma instala$a”o tipica desta natureza 6 constituida de urn transformador Gnico, 
corn ou sem equipamento simples de manobra, ligado a uma linha ijnica de entrada, 
sem protesao por cabos para-raios. 
0s para-raios devem ser instalados o mais pr&imo.possivel do transformador. 
5.7.2 Instala@es n& eficazmente protegidas corn v&ias Zinhas 
As instalas&s desta natureza diferem daquelas caracterizadas em 5.7.1 pelo fato 
de terem mais de uma linha em serviGo normal. Exemplo tipico 6 o das subesta@es 
de media ten&o, e mesmo que haja mais de urn transformador, a .G’rea da subesta- 
qao e, no entanto, pequena. Encontra-se instalado geralmente algum equ i pamento 
de manobra e de medisao. 
Deve ser instalado urn conjunto de psra-raios no/au proximo do transformador ou 
dos transformadores. 
Quando, em tal instalaqZ0, sa”o abertos urn ou mais disjuntores ou seccionadores , 
as entradas de linhas ou certas partes da subesta$ao podem ficar sem a proteGa0 
dos para-raios dos transformadores. Se for constatado que tais cases exigem pro- 
t&o adicional, devem ser instalados para-raios ou centelhadores, nas respecti- 
vas entradas de linhas. 
5.7.3 InstaLa&es eficazmente protegickzs corn uma Zinha &izica 
5.7.3.1 Dew ser instalado urn conjunto de para-raios num ponto que assegure a 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
16 NBR 5424/1991 
protegao de todo o equipamento, corn preferkcia, porem, do transformador.Em ins- 
tala@es eficazmente protegidas 6 admissivel certa dista^ncia entre o para-raios 
e a isola$ao a proteger, pois as sobretensoes sao limitadas em valor e taxa de 
crescimento (ver 5.2.1). 
5.7.3.2 Deve ser determinada a maior dist%cia de separaqao admissivel entre o 
psra-raios e o equipamento protegido, que nao permita tensoes excessivas neste 
Nota: Este calculo pode ser efetuado, corn as referencias 2.7, 2.8, 2.9 e 2.11, 
ou conforme as Tabelas estimativas do Anexo A. 
5.7.4 Grandes instalap?es eficazmente protegidas corn diversas linhas a&was de 
entrada, transformadores, equipmenti de manobra e medi&o 
As localiza@es mais adequadas dos para-raios devem ser determinadas da me1 hor 
maneira possivel, bem coma o nfimero de para-raios que assegurarao o grau de pro- 
tesao necessario aos diversos equipamentos. 
Usualmente instala-se urn conjunto de pira-raios em cada entrada de linha e urn 
conjunto pr&imo a cada transformador. 
Para analise do desempenho deste sistema de equipamento e pat-a-raios Go necessa 
- 
rios estudos em modelos reduzidos e em computadores digitais. Deve ser levada em 
conta a possibilidade de que a subesta$a”o podera ser seccionada ou as linhas des - 
ligadas durante a operagao, podendo ficar partes do sistema sem a prote$So ade- 
quada. 
Deve ser possivel manter a protesao de pelo menos OS transformadores err qualquer 
circunstancia. lsto podera levar a urn aumento do nfimero de para-raios. 
Nota: As msximas distancias entre para-raios e transformadores podem set- calcula 
das conforme 2.3~. 
- 
5.7.5 InstakqGes cm cquipmentos Zigados pm cabos 
Este item se refere a equipamentos ligados por cabos, e que por sua vez estao Ii - 
gados a linhas aereas. 
A linha aerea pode ou nao ser eficazmente protegida no ponto de jun$ao cabo-Ii - 
nha. 
0s para-raios devem ser instalados perto do equipamento ou na ju@o do cabo corn 
a linha aerea, ou ainda, se necessario, nas proximidades de ambos, equipamento e 
juyio. 
No case de linhas sem cabos para-raios, pode ser vantajoso instalar dispositivos 
de proteqao suplementares a certa dista^ncia antes da jungso do cabo corn a linha 
aerea. 
0 terminal de aterramento dos psra-raios instalados nas proximidades do equipa- 
mento dew ser ligado a terra da subesta$o, por urn condutor o mais curto possi- 
WI. 
0s p.Sra-raios instalados na ju@o do cabo devem ser ligados 5 terra e interli- 
gados 5 bl indagem do cabo se esta for met51 ica. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 5424l1981 17 
Considera$ especial pode ser necessaria no case de cabos corn blindagem ~q”e 
IGO possa ser aterrada nas duas extremidades por causa de circulaqao de corren- 
te. 
Se o cabo nao possuir blindagem metalica, o para-raios da jun@o dew ser aterra 
do neste ponto e ligado 2 terra da subestaG;o por meio de urn condutor instalado 
- 
adjacente ao cabo. 
5.7.6 P&a-raios instalados somente nas proximidades do equipmento 
Neste case, dew-se verificar ate que ponto a isolaeao na junGso do cabo corn a 
linha aerea sers protegida. 
5.7.7 P&a-raios instalados somente na jump% do cabo corn a linha ae'rea 
Neste case, deve-se verificar ate que ponto a isolasa”o do equipamento sera prote - 
gida pelo para-raios. 
Nota: Esta verificasao pode ser feita, por exemplo, atraves de 2.10 e 1.12. Estu 
dos do sistema em computadores analogicos podem tambern fornecer bons resu-i 
tados. 
- 
5.8 fiocedimento a seguir no caeo de mo se verificar adequacidade na coordena- 
&iO 
Se a coordena@o 60 for obtida, pelos procedimentos indicados em 5.5 e 5.7, corn 
o par-a-raios escolhido a titulo de tentativa, de acordo corn 5.4, torna-se WXS- 
sario considerar alternativas, tais coma: 
a) escolha de urn para-raios de melhor classe ou de tensso nominal inferior 
corn o fim de obter niveis de prote@o inferiores; 
A escolha de urn para-raios de ten&o nominal inferior implica num certo 
risco de falha do para-raios, devido 5 incapacidade de seus centelhado - 
res interromperem correntes subseq’dentes sob tens&s superiores 2 SUa 
tens50 nominal ; 
b) mudanga da local iza& do para-raios, para reduzir a dist5nci.a de separa - 
550 e/au comprimento dos cabos de conexao do para-raios; 
c) aumento do nivel de isolamento da isolagao a ser protegida; 
d) melhoramento das caracteristicas de protega”o das instala@es, contra des - 
cargas atmosff5ricas. 
5.9 Condi@es especiais que ezigem reconsidcra&o da escolha do p&a-r&m 
As condi@es especiais suscetiveis de exigirem reconsiderasao da escolha do para 
-raios a titulo de tentativa, de acordo corn 5.4 sao descritos em 5.9.1 e 5.9.2. 
5.9.1 Elevnda resist&&z de aterrmento ou separa&io exccssiva 
0s pontos de aterramento dospara-raios e dos equipamentos devem, se possivel ser 
interligados eletricamente. Se, no entanto, n%o tiver sido feita uma ligaqao di- 
reta entre o para-raios e o equipamento protegido, e se a resistencia de aterra- 
mento do para-raios for elevada, ou ainda, se as liga+s entre 0 para-raios e 0 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
18 NBR 542411981 
equipamento protegido tiverem comprimento excessive, as ten&es de impulso susce - 
tiveis de aparecerem no equipamento protegido poderao ser substancialmente mais 
elevadas que as nos terminais do para-raios. A fim de obter o grau de proteG.50 
desejado pat-a o equipamento, podera ser necesssrio melhorar estas condi@es ou 
escolher para-raios de menor tensso. Esta modif icaG.50 podera apresentar risco 
de falha do psra-raios, se a operaqao deste for exigida no instante em que a ten - 
Go a frequsncia industrial nos seus terminais ultrapassar a sua tens& nomi- 
nal. 
5.9.2 Equipment0 de isola@o fmca 
A prote$ao dos equipamentos de baixo nivel de isolamento pode exigir considera- 
sao especial na escolha do para-raios, e deve ser levada ao conhecimento do fa- 
bricante. 
OS equipamentos que podem ser incluidos nesta classifica@o consistem em equipa- 
mentos antigos, construidos antes do aparecimento dos ensaios de tensao de impul - 
50, e em equipamentos Go construidos para use em localiza@es expostas. 
5.10 Prote&o do neutro de transfcmadores 
No neutro de transformadores podem aparecer ondas de tensso em consequencia da 
propaga$o de sobretensoes nos terminais, atra&s dos enrolamentos. 
No case de transformadores corn neutro isolado ou aterrado atraves de impeda^ncia 
elevada, 15 de vital importancia que urn para-raios seja instalado no neutro, o 
mesmo se aplicando a transformadores corn isolamento progressive, decrescente no 
sentido do neutro. 
Para transformadores corn isolamento pleno do neutro, pit-a-raios de fabrica$ao 
normal corn ten&o nominal de pelo menos 70% da tensgo m&ima de linha do sistema 
sao usualmente escolhidos para proteG;o do neutro dos transformadores. 
A partir de niveis de isolamento de neutro de 110 kV, podem tamb;m ser usados 
para-raios de projeto especial corn tensso de descarga reduzida, que devido a es- 
ta caracteristica, servem tambC?m coma limitadores de sobretensoes internas no 
transformador. 
0 psra-raios de neutro selecionado deve estar de acordo corn as margens de prote- 
Tao de coordenagao de isolamento de 5.5, ressaltando-se que a maxima tensso resi - 
dual correspondera a corrente de 1 kA. 
Embora OS tempos de frente de onde sejam longos, o que torna a dista^ncia entre 
para-raios e neutro de menor importsncia, recomenda-se que o mesmo seja 1 i gado 
a parte aterrada do transformador. 
6 PROTECAO DE OUTROS EQUIPAMENTOS 
6.1 m&g% dos emohcntos de equipmontos, tais coma transfomadores de m- 
gu la@o, restores, transformadores de corrente, etc. 
E as vezes conveniente assegurar uma pr.ote@o contra sobreten&es nos terminais 
dos enrolamentos destes equipamentos, quando OS para-raios dos transformadores, 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 19 
devido as dista^ncias envolvidas, na”o d& protegk aqueles equipamentos. Dew ser 
escolhido urn para-raios cuja ten&o nominal e classe estejam de acordo corn os 
procedimentos anteriores (ver 5.1.1 e 5.4.1). 
0 para-raios assim selecionado deve ser preferencialmente instalado junta ao - 
equ i pamen to. 
6.2 Prote&io de equipment0 corn iso74~;io seca 
OS equipamentos corn isolaGao seca abrangidos por este item, compreendem equipa - 
mentos tais coma transformadores secos e maquinas girantes cuja isolaGZo tern ge- 
ralmente uma tensso suportavel de impulso atmosferico inferior a dos equipamen- 
tos imersos em liquid0 isolante. 
Usualmente, as tens&s suportaveis nominais de onda cortada e de frente de onda 
sao consideradas coma sendo iguais, ou quase iguais, a ten&o suportavel nomi- 
nal de impulse atmosferico. 
6.2.1 Proteqio de transformadores S~COS 
Dew ser aplicado o procedimento constante no capitulo 5, inclusive a escolha do 
para-raios coma indicados em 5.4. 
0 nivel de prote$a”o do para-raios contra tensoes de impulse cortadas na frente 
deve ser comparado corn a tensso suportavel nominal de impulse atmosfkrico, ou 
corn as tens&s suportaveis nominais de onda cortada ou de frente de onda do 
transformador. 
A menor rela~$o de protegk recomendada 6 1,2. 
6.2.2 i+ote&o de &quinas girantes 
para maquinas ligadas a linhas aereas, seja diretamente, seja atraves de curt0 
comprimento de cabo: 
a) devem ser instalados nos terminais da maquina, entre linha e terra,tan - 
to capacitores para prolongar o tempo de frente de onda, coma para- 
-raios pat-a assegurar protegao adicional. Devem ser tambern instalados 
pat-a-raios na linha aerea antes da maquina ou no ponto de jun@o entre 
linha e cabo; 
b) devem ser escolhidos a ten&o nominal e a classe do para-raios de acor - 
do corn 5.4. 
Para maquinas ligadas a linhas aereas por meio de transformadores, as instala- 
l+s , em certos cases caracterizados por estudos adequados, podem na”o necessitar 
dos dispositivos anteriormente mencionados. 
Em outros cases coma por exemplo, corn transformadores estrela-triangulo, pode 
ser assegurada proteqa”o melhor, ligando-se urn Segundo conjunto de pat-a-raios en- 
tre fases. 
A tensso suportavel nominal de impulso de maquinas girantes n% e normalizada.Os 
problemas referentes a coordenagao devem set- levados ao conhecimento do fabri - 
cante da maquina. Se nenhum valor precise for conhecido, toma-se geralmente o 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
20 NBR 5424/1981 
valor de crista da tens& alternada de ensaios coma tens& suportavel.nominal de 
impulse da maquina girante. 
7 RESUMO DAS REGRAS DE APLICAC.&O DE PARA-RAIOS 
Urn resume destas regras encontra-se na Tabela 3. 
TABELA 3 - Rerumo dar regras de aplicago de p&a-raios 
Etapas 
a) Determi nar 
a sobreten 
Go tempo- 
raria 
b) Estimar a 
maior cor- 
rente de 
descarga 
c) Determinar 
o niv&l de 
isolamento 
da isola - 
.$o 
d) Escolher o 
pzra-raios 
a titulo 
de tentati - 
va 
RecomendaGao geral 
5.1) - Maxima tensao do siste- 
ma x fator de aterramkn 
to 
- Rejei$o de carga 
- Outras fontes de sobre- 
tensZ0 
5.2) - Instala@ .eficazmente 
protegida:(5 - 10) kA 
- N% eficazmente protegi 
da:(5-20) kA - 
5.3) - Utilize normas de ensai 
OS de alta tensso, co= 
ordena$Zo de isolamento 
5.4) - Escolha a classe do pa- 
ra-ra ios 
- Escolha a tens& nomi - 
nal maior que as ten- 
sees de 5.1 
- Se a ten&o nominal es- 
tiver proxima das ten- 
s&s de 5.1, verifique 
dispositivo de alivio 
de press% e considera- 
@ da instalagao 
Recomenda+ pat-a s is temas 
de extra al ta tenGo 
Realize estudos em computador a- 
nalogico ou digital para determi 
nar: 
I) Surtos de manobra (SM) 
2) SobretenGes temporarias Go 
amortecidas (STNA) 
3) Sobretensoes temporarias amor 
tee idas (STA) 
- 
Eficazmente protegida 
345 kV I = 10 kA 
500 kV I = 15 kA 
750 kV I = 20 w\ 
Selecione: 
- A tens& suportavel de impulse 
de manobra 
- A ten&o suportavel de impulse 
atmosferico 
Tens% nominal corn as seguintes 
zaracteristicas: 
1) Tens50 disruptiva 60Hz > STNA 
2) Minima tensso disruptiva para 
surtos de manobra >/ STA 
3) Maior corrente de l&ga dura- 
@o &mmaior corrente de des- 
carga verificada no sistema ’ 
em estudo 
4) Capalidade de alivio de pres- 
sao >/ correntes de curto-cir- 
cuito nos terminais do para- 
raios 
/Cant i nua 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 21 
TABELA 3 - Rerumo dar regrar de aplica@o de phra-raior 
Etapas 
I 
Recomendask get-al 
I 
Recomenda@h pa ra s istemas 
de extra alta tens& 
e) Determinar 
o nivel de 
proteG:o do 
para-ra ios 
(NPROT) 
E o maior dos seguintes valores: 
- Tensao disruptiva de frente de 
onda/l ,15 
- Tensao disruptiva para onda 
1,2/50 
- Ten&o residual para a corren - 
te de descarga de 5.2 
1) Nivel de proteGao a impulses 
atmosfericos (NPROTIA) 6 0 ma 
ior dos seguintes valores: - 
- Tens50 disruptiva de frente 
de onda/l I 15 
- M&ima tensso (onda 1,2/50) 
que 60 provoca descarga no 
para-raios 
- Tensso residual para a cor- 
rente de descarga apropria- 
da 
2) Nivel 'de proteG:o a impulses 
de manobra (NPROTIM); o maior 
dos seguintes valores: 
- Tensso m&ima de impulse de 
manobra que nao provoca des 
carga no pzra-raios 
- 
I - Tensao maxima residual de impulse de manobra 
- Avalie OS efeitos das dista^n- 1) Para-raios devem ser instala- 
cias de sep.sraGao dos pr6ximos aos equipamentos 
f) Determinar 
a tens& na 
isola$o ' 
sendo prote 
gida - 
I I 
g) Verificar ' NPROTIA x 1,2 < TSNIA 1) NPROTIA x 1,20 < TSNIA 
2) Caso contrario avalie 0s efei 
tos das distancias 
- 
se a coorde 
na$% de 7 
i solamento 
foi conse - 
guida 
I NPROTIM x 1,15 < TSNIM 
onde: TSNIA = tensso supor- 
theI nominal de him- 
pulse atmosfkrico 
/Anexo A 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
22 NBR 5424/1981 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 23 
ANEXO A - DISTANCIAS MAXIMA.5 PERMISSiVEIS ENTRE PhA-RAIOS E EQUIPAMENTOS 
A-l DETERMINACAO DAS DISTANCIAS MAXIMAS PERMISSiVEIS ENTRE PARA-RAIOS E EQUIPAMENTOS 
Embora o efeito das ondas transitantes seja desenvolver tens&s mais elevadas em 
locais mais afastados do para-raios, pode-se conseguir adequada prote@o dos 
equipamentos mesmo que se admita uma certa distancia de separa~a”o entre para- 
-raios e equipamentos protegidos. 
A aplica+% mais economica de dispositivos protetores considera, em particular,a 
capacidade destes dispositivos de proteger mais de urn equipamento, e que se en- 
contram a uma certa dista^ncia. 
Desta forma, o alcance de prote$ao do par+-raios, caracterizado pelas distsncias 
s e d da Figura 3, pode ser determinado atraves de urn dos metodos analiticos men - 
cionados em 2.7, 2.8, 2.9 e 2.11 desta Norma. 
condutor 
- 
disjuntor traIlsfor- 
mador 
. 
cabo para-raios 
FIGURA 3 - Configura@o fipica de uma subesta@a mm p&a-raios protegendo disjuntor e transformador 
Este Anexo inclui, a titulo de orientasao, valores das dista^ncias s e d, calcula - 
.das de acordo corn 2.7 
A-l.1 Hi&eses de &lculo admitidas 
As distancias de separa$ao constantes nas Tabelas 6, 7, 8 e 9 baseiam-se nas hi- 
poteses formuladas de A-l .l.l a A-1.1.9. 
A-1.1.1 0 surto atmosferico no local de instala@o do disjuntor (dista^ncia d) 6 
limitada em 1,15 vezes a tensso suportavel nominal de impulse atmosferico do dis - 
juntor. A tens& do sistema nao 6 considerada pois nao influi na determina@o 
da dista^ncia d. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
24 NBR 542k411981 
A-1.1.2 0 surto atmosferico no \oca\ de insta\aqao do transformador (distsncia 
s) 6 limitada ao valor da tensso de ensaio de onda cortada (1,15 vezes a tens-50 
suport&el nominal de impulse atmosferico). A ten&o do sistema 6 admitida coma 
sendo de polaridade oposta 5 tensao de surto. 
A-1.1.3 A capacitzncia de surto do disjuntor 6 desprezada. Esta hipotese 6 con - 
servativa. 
A-1.1.4 0 transformador 6 representado por uma capacitancia cujo valor resulta 
na maxima tensSo de surto nos seus terminais. 
A-1.1.5 As caracteristicas dos pit-a-raios indicados na Tabela 4 foram as adota - 
das nos calculos das distsncias msximas de separasao. Ressalte-se que tais ca- 
racteristicas nao sao valor-es limites exigidos por norma mas, sim, valor-es tipi - 
cos obtidos de catilogos de fabricantes. As dista^ncias de separasao assim deter - 
minadas sao portanto orientativas, e nao valores rigidos a serem adotados. 
TABELA 4 - Caracteristicas dos p%a-raios 
Tens% nomi na 1 
Tens% residual 
(onda de corrente 8/20) 
(kV crista) 
R 
EO 
(k’J) 5 kA 10 kA 20 kA (ohms) (kV crista) 
1 
60 
66 
872 
90 
120 
132 
144 
180 
192 
210 
240 
276 
294 
312 
372 
396 
420 
444 
468 
516 
2 3 
160 174 
178 193 
195 212 
225 245 
240 262 
320 350 
348 
j75 
379 
408 
470 510 
500 545 
553 601 
640 695 
558 624 
594 665 
611 6% 
738 826 
785 880 
830 930 
875 975 
930 1040 
1025 1140 
4 
189 
210 
230 
265 
283 
378 
409 
440 
552 
588 
651 
755 
714 
758 
805 
955 
1015 
1070 
1130 
1200 
1325 
5 
2.8 
6,o 
6.2 
6,6 
890 
x 
11:o 
910 
9;3 
11,2 
12,Y 
13,5 
14,0 
15,5 
16,o 
18,5 
6 
146 
163 
178 
205 
218 
290 
317 
342 
430 
455 
505 
585 
534 
572 
581 
697 
745 
790 
820 
880 
955 
Nota: OS valor-es desta Tabela sao orientativos. OS para^metros R e E. sao: 
R - resistencia do psra-raios em ohms, calculada coma indicado em 2.7 
E. - tensSo do para-raios em kV, para corrente nula, calculada coma indi- 
cado em 2.7. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR542411981 25 
A-1.1.6 A intensidade da onda que se propaga em dire& 5 subesta@ 6 de I,2 
vezes o nivel de isolamento (tens& critica de descarga) das linhas de transmis- 
Go, cujas caracteristicas encontram-se indicadas na Tabela 5. 
TABELA 5 ‘- Caracteritiicar de algumas linhas de transmirs%a utilizadar no tilculo das di&nciar entre 
p&3-raior e equipamentos 
Tens& nominal ImpedSncia de surto NCimero dos 
do sistema isoladores 
(kV) (ohms) 
2 390 390 : 
138 390 9 
230 390 15 
345 260 18 
440 240 24 
500 ,240 26 
(A) onda de 1,2/50. 
Nota: OS valores desta Tabela S&I orientativos. 
Nivel de 
isolamento 
(kV)'*' 
695 525 
860 
1345 
1585 
2065 
2225 
A-1.1.7 0 compiimento dos cabos de conex& do pat-a-raios 6 11 m e a indutancia 
1,4 uH/m. 
A-1.1.8 A resistencia de aterramento da subesta@o 6 considerada desprezivel. 
A-1.1.9 As dista^ncias calculadas se referem a subestaG&s eficazmente protegi- 
das corn uma tinica linha de transmissao. NO cam de subesta@es corn maior nlimero 
de linhas, estas distancias permanecem conservativas, vista que quanta maior IS 0 
ntimero de linhas, maior 6 a dist%cia~ de separa& admissivel. 
A-l.2 Dist&cias m&mas de separa~~o entre p&a-raios e transfomador 
Estas dis&cias constam das Tabelas 6 e 7 e S&J fun& da taxa de crescimento 
da onda de ten& (500 e 1000 kV/us). Recomenda-se a ados& de 500 kV/us. 
A taxa de crescimento de 1000 kV/us 6 considerada coma a hipotese mais desfavora - 
WI, estando incluida "as Tabelas para fins comparatives. 
A-l.3 Distctncias m&imas de separ&o entre p&a-raios e disjuntor 
Estas dista^ncias constam das Tabelas 8 e 9, para as quais se aplicam as conside- 
ras&s de A-1.2. 
A-1.4 Fatores que influcm na detenin&io das distkias m&imas de separa&o 
A-1.4.1 ~ivel de isolamento do Zinha 
A influgncia do nivel de isolamento da linha na avalia@ do alcance de prow@ 
do para-raios n& e expressiva. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
.lc NBR 5424/1981 
TABELA 6 - Dirtaincias mekximas entre p&a-raios e transform&x 
Sinemas de alta tens& 
Ten& nominal Tens% nominal TSNIA (Al Dista^ncias (m) 
do sistema dopsra-raios 
(kv) (k'J) k'J) 500 kV/us 1000 kV/us 
63 I 66 I 
I 60 I 39 10 
325 29 
I 72 I 21 47 
120 120 650 650 101 101 36 36 
550 550 45 45 15 15 
138 138 32 32 
650 650 78 78 28 28 
550 550 35 35 10 10 
44 650 61 22 
550 23 7 
950 134 
80 850 l? :: 
750 14 
950 110 44 
192 850 65 26 
750 29 10 
230 
950 80 32 
210 850 43 15 
750 17 6 
950 43 16 
240 850 19 7 
750 9 3 
(A) TSNIA: Ten& suportavel nominal de impulseatmosf&ico do transformador. 
Nota: OS valores desta Tabela s& orientativos. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 27 
TABELA 7 - Disthcias m&ximar entre pha-raior e transformada 
Sistemar de extra aka tens51 
Tens& nominal Tens& nominal TSNIA 
Distsncias (m) 
do sistema dopara-raios 
(kv) (kV) k'd 500 kV/us 1000 kV/us 
1175 119 46 
276 1050 :: 24 
950 12 
345 
294 
312 
1175 99 39 
1050 53 18 
950 26 3 
1175 a6 32 
1050 42 12 
950 21 7 
I 1175 38 14 
372 1050 18 950 10 l 
372 1675 190 78 
1425 89 31 
440 420 1675 172 71 1425 48 18 
444 1675 113 45 1425 37 14 
1675 142 
396 
1550 
;z 
:'6 
1425 20 
1300 29 11 
500 
444 
468 
1675 101 38 
1550 57 22 
1425 32 13 
1300 18 7 
1675 73 28 
1550 42 16 
1425 24 10 
1300 14 6 
1675 44 
516 1550 27 
1425 16 
1300 (A) 
(A) Para-raios a serem instalados junta ao transformador. 
Nota: OS valor-es desta Tabela sao orientativos. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
28 NBR 5424ll981 
TABELA 8 - Ditinciar m&has enfre pkbraior e dirjuntor 
Sinews de atta tens% 
Dista^ncias (m) Ten&k nomi “al 
do sistema 
(kv) 
Tens& nominal 
do para-raios 
(kV) 
TSNIA (A) 
(W 
I 
60 22 
69 66 325 ;; 20 
72 45 17 
72 87 38 
88 84 450 :z 34 
90 32 
I 120 I 650 I 118 I 54 550 84 37 
138 132 
650 110 50 
550 76 33 
144 650 102 46 
550 68 29 
230 
950 171 80 
180 850 136 750 ,l 02 2 
162 
192 i:: 127 :z 
750 93 41 
950 146 67 
210 850 111 750 76 :.i 
950 120 54 
240 850 85 37 
750 51 20 
(A) TSNIA: Tensao suporthel nominal de impulso atmosf&rico do disjuntor. 
~&a: OS valores data Tabela sao orientativos. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 542411981 29 
Tens% nominal Tens& nominal 
do sistema dopara-raios 
(k'J) (kV) 
345 
440 
500 
TABELA 9 - Distinciai mhdmas entre pfwa-raios e disiuntor 
Sistemas de extra alta ten&n 
276 
294 
312 
372 
372 
420 
444 
3% 
444 
468 
516 
TSNIA '*I 
Dista^ncias (m) 
(kv) 500 kV/w 1000 kV/ps 
1175 196 90 
1050 153 68 
950 119 51 
1175 184 a4 
1050 141 62 
950 106 45 
1175 175 79 
1050 132 58 
950 97 40 
1175 136 60 
1050 93 38 
950 58 21 
1675 286 134 
1425 200 91 
1675 255 119 
1425 168 75 
1675 239 111 
1425 I 153 I 68 
1675 
1550 
1425 
1300 
1675 
1550 
1425 
1300 
1675 
1550 
1425 
1300 
264 
220 
177 
134 
232 
189 
146 
103 
213 
170 
127 
83 
123 
101 
80 
58 
lo7 
86 
64 
43 
98 
76 
:: 
1675 
1550 
1425 
1300 
180 
I 
81 
137 60 94 
I 38 50' 16 
(A) TSNIA: Tensso suporthel nominal de impulse atmosf6rico do disjuntor 
,$'&a: 05 "alores desta Tabela sa"o orientativos. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
30 NBR 542411991 
Desta forma, os valores de s e d apresentados em A-l.2 e A-l.3 5% conservatives 
a menos que a linha em considera@ tenha urn nivel de isolamento sensivelmente - 
superior. 
A-1.4.2 Cornpimento dos cabos de cone&o dos p&a-raios 
De modo geral, o comprimento dos cabos de conexa”o (ver Figura 3) 60 excederi - 
11 m (valor admitido no c~lculo). Quanta maior for este comprimento, menor ser.5 
a distsncia de separa~ao. 
A-1.4.3 lk&io rrxi%ma admitida no locaL de instala&k dos equipamentos protegi- 
dos 
As distancias de separa@o sao determinadas limitando-se o surto atmosfirico no 
transformador ao valor da ten& suportivel nominal de onda cortada, e a 1,15 ve - 
zes a tens& suportsvel nominal de impulse atnnsf;rico, no case em que ensaios 
de onda cortada n% sejam especificados (esta hipirtese baseia-se no fato de que 
o surto atmosferico originado em urn ponto distante da subestaqk Go G mais sew 
I-O do que a tens& de onda cortada). 
No case de se desejar limitar o surto atmosf6rico a urn valor inferior porque o 
nivel de isolamento do equipamento 6 duvidoso CJU no case de se querer uma aplica - 
I+ mais conservativa, as distkias de separa~~o dew& ser calculadas pa ra 
este valor limite. 
A-1.4.4 Camcteristicas dos p&a-raios 
As tens& residuais dos para-raios influem “as dista’ncias de tal maneira qua - 
quanta maiores estes valores, menores serao as distZncAas a serem consideradas o 
que torna os valores das Tabelas 6, 7, 8 e 9 conservatives, no case de para- 
-raios qua apresentem tens&as residuais inferior-es 2s apresentadas em A-1.1.5. 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
NBR 5424/1981 31 
(NDICE ALFABfiTlcO 
Caracteristicas dos pita-raios ....................................... 
Comprimento dos cabos de conexao dos pzra-raios ...................... 
Condi&ks especiais que exigem-reconsjderacso da escolha do psra-raios 
Coordenagao do nive! de protecao do para-raios corn tensEes suportaveis 
nominais de impulse da isolagso a ser protegida ................... 
Curva do pira-raios .................................................. 
Curva do transformador ............................................... 
Definicoes ........................................................... 
Determinagao da tixima ten&o fase-terra, a frequgncia industrial, no 
local de instalagao do pira-raios ................................. 
Determinacao das dis&cias maximas permissiveis entre para-raios e 
equipamentos ...................................................... 
Determinagao das tensEes suportziveis nominais de impulso da isolacao a 
ser protegida ..................................................... 
Determinagao dos niveis de protegao a impulso atmosfcrico e de manobra, 
do para-raios escolhido a titulo de tentativa ..................... 
Distsncias tiximas de separacao entre pat-a-raios e disjuntor ......... 
Dista^ncias tiximas de separacao entre pira-raios e transformador ..... 
Dista^ncias tiximas permissiveis entre pira-raios e equipamentos ...... 
Efeito da instalacao na coordenacao .................................. 
Elevada resistencia de aterramento ou separacao excessiva ............ 
Equipamento de isolagao fraca ........................................ 
Escolha da classe de descarga em linhas de transmissao dos para-raios 
para service pesado ............................................... 
Escolha da tens.20 nominal do para-raios por tentativas ............... 
Escolha entre diferentes classes de para-raios de resistor 60 linear 
Estimativa do valor e da forma de onda da corrente de descarga atraves 
do psra-raios ..................................................... 
Fatores que influem na determinagao das dista^ncias &ximas de separacao 
Grandes instalacoes eficazmente protegidas corn diversas linhas aereas 
de entrada, transformsdores, equipamentos de manobra e medicao .... 
Hipoteses de c~lculo admitidas ....................................... 
tnstalacao eficazmente protegida ..................................... 
Instalacao nao eficazmente protegida ................................. 
lnstala$es corn equipamentos ligados por cabos ....................... 
fnstalacoes eficazmente protegidas ................................... 
lnstalacoes eficazmente protegidas corn uma linha iinica ............... 
lnstalacoes nao eficazmente protegidas, corn uma iinica linha aerea .... 
Instala$es nao eficazmente protegidas corn vzrias linhas ......... .... 
Instalacoes nao eficazmente protegidas (geralmente 138 kV e abaixc I) . . 
Nivel de isolamento da linha ..................................... .... 
Nivel de protegao a impulso atmosferico .......................... .... 
Nivel de protecao a impulse de manobra ........................... .... 
Normas e documentos complementares .................................... 
Objetivo ............................................................. 
Para-raios instalados somente na juncao do cabo corn a linha aerea ....Para-raios instalados somente nas proximidades do equipamento ........ 
Procedimento a seguir na protegao de transformadores imersos em liqui 
do isolante, em sistemas de transmissao e distribuigao ............ 
Procedimento a seguir no case de nao se verificar adequacidade na cool 
denagao ........................................................... 
Procedimento geral na aplicagao de para-raios ........................ 
Protecao de equipamento corn isolacao seca ............................ - - 
Protegao de maquinas girantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
A-l .4.4 
A-l .4.2 
5.9 
5.5 
5.6.2 
5.6.1 
3 
5.1 
A-l 
5.3 
5.4.4 
A-l .3 
A-l .2 
Anexo A 
5.7 
5.9.1 
5.9.2 
5.4.2 
5.4.3 
5.4.1 
5.2 
A-l .4 
5.7.4 
A-l .I 
3.4 
3.5 
5.7.5 
5.2.1 
5.7.3 
5.7.1 
5.7.2 
5.2.2 
A-l .4.1 
::: 
2 
;:::; 
5 
5.8 
4 
6.2 
6.2.2 
C6pia impressa pelo Sistema CENWIN 
32 NBR 542411991 
Proteck de outros equipamentos ...................................... 
Prote$o de transformadores secos .................................... 
Protegao do neutro de transformadores ................................ 
Prote$o dos enrolamentos de equipamentos, tais corn0 transformadores 
de regulagao, restores, transformadores de corrente etc ........... 
Relasao de protegao .................................................. 
Resume das regras de aplicaG:o de para-raios ......................... 
SeleSao do para-raios por tentativa .................................. 
Tensao maxima admitida no local de instalasao dos equipamentos protegi 
dos ............................................................... 
Ten&o suport&el nominal de impulse atmosfcrico (isola@o auto-recupe 
rante) ............................................................ 
Ten&o suportavel nominal de impulse atmosferico (isola$o nao auto-re 
cuperante) ........................................................ 
Tensso suportavel nominal de impulse de manobra ...................... 
TraGado de curvas para coorden@io ................................... 
Utiliza$o das curvas ................................................ 
6 
6.2.1 
5.10 
6.1 
3.3 
7 
5.4 
A-l .4.3 
5.3.2 
5.3.1 
5.3.3 
5.6 
5.6.3