ABNT NBR 8166 Jul 2021_Coordenação do Isolamento-Diretrizes de Aplicação

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ou utilizada de outra forma que altere seu conteúdo. Esta publicação não é um documento normativo e tem 
apenas a incumbência de permitir uma consulta prévia ao assunto tratado. Não é autorizado postar na internet 
ou intranet sem prévia permissão por escrito. A permissão pode ser solicitada aos meios de comunicação da ABNT.
NÃO TEM VALOR NORMATIVO
ABNT/CB-003
 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
JUL	2021
Coordenação do isolamento — Diretrizes de aplicação
APRESENTAÇÃO
1) Este Projeto de Revisão foi elaborado pela Comissão de Estudo de Coordenação do 
Isolamento em Sistemas de Alta-tensão (CE-003:028.001) do Comitê Brasileiro de Eletricidade 
(ABNT/CB-003), nas reuniões de:
08.02.2019 02.04.2019 15.05.2019
26.06.2019 21.08.2019 17.09.2019
05.11.2019 11.12.2019 11.02.2020
25.06.2020 08.07.2020 29.07.2020
19.08.2020 23.09.2020 14.10.2020
11.11.2020 02.12.2020
a) é previsto para cancelar e substituir a ABNT NBR 8186:2011, a qual foi tecnicamente 
revisada, quando aprovado, sendo que, nesse ínterim, a referida norma continua 
em vigor;
b) não tem valor normativo.
2) Aqueles que tiverem conhecimento de qualquer direito de patente devem apresentar esta 
informação em seus comentários, com documentação comprobatória.
3) Analista ABNT – Newton Ferraz.
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO
ABNT/CB-003
 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
JUL	2021
Coordenação do isolamento — Diretrizes de aplicação
Insulation co-ordination — Application guidelines
Prefácio
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas 
Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos 
de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são 
elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas pelas partes interessadas no tema objeto 
da normalização.
Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras da ABNT Diretiva 2.
A ABNT chama a atenção para que, apesar de ter sido solicitada manifestação sobre eventuais direitos 
de patentes durante a Consulta Nacional, estes podem ocorrer e devem ser comunicados à ABNT 
a qualquer momento (Lei nº 9.279, de 14 de maio de 1996).
Os Documentos Técnicos ABNT, assim como as Normas Internacionais (ISO e IEC), são voluntários 
e não incluem requisitos contratuais, legais ou estatutários. Os Documentos Técnicos ABNT não 
substituem Leis, Decretos ou Regulamentos, aos quais os usuários devem atender, tendo precedência 
sobre qualquer Documento Técnico ABNT.
Ressalta-se que os Documentos Técnicos ABNT podem ser objeto de citação em Regulamentos 
Técnicos. Nestes casos, os órgãos responsáveis pelos Regulamentos Técnicos podem determinar 
as datas para exigência dos requisitos de quaisquer Documentos Técnicos ABNT.
A ABNT NBR 8186 foi elaborada no Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-003), pela Comissão 
de Estudo de Coordenação do Isolamento em Sistemas de Alta-tensão (CE-003:028.001). O Projeto 
de Revisão circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº XX, de XX.XX.XXXX a XX.XX.XXXX.
A ABNT NBR 8186:2021 cancela e substitui a ABNT NBR 8186:2011, a qual foi tecnicamente revisada.
O Escopo em inglês da ABNT NBR 8186 é o seguinte:
Scope
This Standard contitutes application guidelines and deals with the selection of insulation levels 
of equipment or installations for three-pahse electrical systems. 
The requirements for human safety are not covered by this document.
This Standard covers three-phase systems with nominal voltages above 1 kV. The values derived 
or proposed herein are generally applicable only to such systems. However, the concepts presented 
are also valid for two-phase or single-phase systems.
This Standard aplies to phase-to-earth, phase-to-phase and longitudinal insulation coordination.
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO
ABNT/CB-003
 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
JUL	2021
This Standard strictly follows the flow chart of the insulation co-ordination process presented 
in Figure 1 of ABNT NBR 6939. Clauses 4 to 7 correspond to the squares in this flow chart and give 
detailed information on the concepts governing the insulation co-ordination process which leads to the 
establishment of the required withstand levels.
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO
ABNT/CB-003
 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
JUL	2021
Introdução
Esta Norma enfatiza a necessidade de considerar, já de início, todas as origens, todas as classes 
e todos os tipos de solicitação de tensão em serviço independentemente da faixa de tensão máxima 
do equipamento. Somente no final do processo, quando da seleção das tensões suportáveis 
normalizadas, aplica-se o princípio de cobrir uma solicitação de tensão particular de serviço por uma 
tensão suportável normalizada. Também, nesse estágio final, esta Norma se refere à correlação 
feita na ABNT NBR 6939 entre os níveis de isolamento normalizados e as tensões máximas dos 
equipamentos.
Seu objetivo é fornecer diretrizes para a determinação das tensões suportáveis para as Faixas 1 
e 2 da ABNT NBR 6939 e justificar a associação destes valores nominais com as tensões máximas 
normalizadas dos equipamentos. Esta associação é para fins de coordenação do isolamento apenas.
Os Anexos contêm exemplos e informações detalhadas que explicam ou enfatizam os conceitos 
descritos no texto principal e as técnicas analíticas básicas utilizadas.
Esta Norma não se destina a detalhar os ensaios de rotina, os quais devem ser especificados pelas 
normas dos respectivos equipamentos.
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1/156
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 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
JUL	2021
Coordenação do isolamento — Diretrizes de aplicação
1 Escopo
Esta Norma fornece diretrizes de aplicação e seleção dos níveis de isolamento de equipamentos 
ou instalações para sistemas elétricos trifásicos.
Os requisitos para a segurança humana não são cobertos por esta Norma.
Esta Norma se aplica a sistemas trifásicos com tensões nominais acima de 1 kV. Os valores derivados 
ou aqui propostos são genericamente aplicáveis somente a estes sistemas. Os conceitos apresentados, 
entretanto, são também válidos para sistemas bifásicos ou monofásicos.
Este Norma se aplica à coordenação do isolamento fase-terra, do isolamento fase-fase e do isolamento 
longitudinal.
Esta Norma segue o fluxograma do processo de coordenação do isolamento apresentado na 
ABNT NBR 6939:2018, Figura 1. As Seções 4 a 7 correspondem aos retângulos neste fluxograma 
e fornecem informações detalhadas sobre os conceitos que governam o processo de coordenação 
do isolamento que leva ao estabelecimento dos níveis de isolamento especificados.
2 Referências normativas
Os documentos a seguir são citados no texto de tal forma que seus conteúdos, totais ou parciais, 
constituem requisitos para este Documento. Para referências datadas, aplicam-se somente as edições 
citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes do referido documento 
(incluindo emendas).
ABNT NBR 6939:2018, Coordenação do isolamento – Procedimento
ABNT NBR 10621, Isoladores utilizados em sistemas de alta-tensão em corrente alternada – Ensaios 
de poluição artificial
ABNT NBR 16050, Para-raios de resistor não linear de óxido metálico sem centelhadores, para 
circuitos de potência de corrente alternada
ABNT NBR IEC 60060-1:2013, Técnicas de ensaios elétricos de alta-tensão – Parte 1: Definições 
gerais e requisitos de ensaio
ABNT NBR IEC 60085:2017, Isolação elétrica – Avaliação e designação térmicas
ABNT IEC/TS 60815-1, Seleção e dimensionamento de isoladores para alta-tensão para uso sob 
condições de poluição – Parte 1: Definições, informações e princípios gerais
ABNT NBR IEC62271-102, Equipamentos de alta-tensão – Parte 102: Seccionadores e chaves 
de aterramento
IEC/TR 60071-4, Insulation co-ordination – Part 4: Computational guide to insulation co-ordination and 
modelling of electrical networks
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO2/156
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 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
JUL	2021
IEC 60099-6, Surge arresters – Part 6: Surge arresters containing both series and parallel gapped 
structures - Rated 52 kV and less
IEC 60099-8, Surge arresters – Part 8: Metal-oxide surge arresters with external series gap (EGLA) 
for overhead transmission and distribution lines of a.c. systems above 1 kV
ISO 2533:1975, Standard Atmosphere
3 Termos,	definições,	abreviaturas	e	símbolos	
3.1 Termos	e	definições
A ISO e a IEC mantêm bases de dados terminológicos para uso em normalização nos seguintes 
endereços:
 ● IEC Electropedia: disponível em http://www.electropedia.org/
 ● ISO Online browsing platform: disponível em http://www.iso.org/obp 
3.2 Abreviaturas
DDSE Densidade de depósito de sal equivalente
EGLA Para-raios de linha com gap externo
FFO Sobretensão de frente rápida
GIS Subestação isolada a gás
LIPL Nível de proteção de impulso atmosférico de um para-raios
LIWV Tensão suportável normalizada de impulso atmosférico de um equipamento ou de uma 
configuração da isolação
LSA Para-raios de linha
MOSA Para-raios de óxido metálico
NGLA Para-raios de linha sem gap
SDWV Tensão suportável de frequência fundamental de curta duração
SFO Sobretensão de frente lenta
SIPL Nível de proteção de impulso de manobra de um para-raios
SIWV Tensão suportável normalizada de impulso de manobra de um equipamento ou de uma 
configuração da isolação
SVU Unidade de varistor série
TCV Tensão de carga armazenada
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3/156
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TOV Sobretensão temporária
UHV Ultra alta tensão: tensão máxima no sistema de transmissão acima de 800 kV
VFFO Sobretensão de frente muito rápida (VFTO)
3.3 Símbolos
Cada símbolo é seguido pela unidade a ser normalmente considerada, sendo as quantidades 
adimensionais indicadas por (─).
Algumas quantidades são expressas em p.u. Uma quantidade em p.u. é a razão entre o valor real 
de um parâmetro elétrico (tensão, corrente, frequência, potência, impedância etc.) e o dado valor 
de referência do mesmo parâmetro.
Símbolo Unidade Descrição
A kV
Parâmetro que caracteriza a influência sobre o equipamento da severidade 
das descargas atmosféricas, dependendo do tipo da linha aérea conectada 
a ele
a1 m Comprimento do condutor de conexão do para-raios à linha
a2 m Comprimento do condutor de conexão do para-raios à terra
a3 m
Comprimento do condutor fase entre o para-raios e o equipamento 
protegido
a4 m Comprimento da parte ativa do para-raios
B ─ Fator utilizado para descrever a característica de descarga fase-fase
Ce nF Capacitância para a terra do enrolamento primário de um transformador
Cs nF Capacitância série do enrolamento primário de um transformador
C2 nF Capacitância fase-terra do enrolamento secundário de um transformador
C12 nF
Capacitância entre os enrolamentos primário e secundário de um 
transformador
C1in nF
Capacitância equivalente de entrada do terminal 1 de transformadores 
trifásicos
C2in nF
Capacitância equivalente de entrada do terminal 2 de transformadores 
trifásicos
C3in nF
Capacitância equivalente de entrada do terminal 3 de transformadores 
trifásicos
c m/μs Velocidade da luz
cf p.u.
Fator de acoplamento de tensões entre o cabo para-raios e o condutor fase 
de linhas aéreas
d m Distância de separação entre o para-raios e o equipamento protegido
dr Relação de divisão para surtos transferidos por acoplamento capacitivo
Eo kV/m Gradiente de ionização do solo
F Função que descreve a distribuição acumulada das amplitudes das sobretensões, onde F(U) = 1 – P(U); ver B3
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO4/156
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Símbolo Unidade Descrição
f ─ Função que descreve a densidade de probabilidade das amplitudes das sobretensões
H m Altitude acima do nível do mar
h ─ Fator de tensão de frequência fundamental para surtos transferidos em transformadores.
Ht m Altura acima do solo
I kA Amplitude da corrente de descarga atmosférica
Ig kA
Valor limite da corrente de descarga atmosférica, representando a ionização 
do solo, utilizado no cálculo da resistência de pé de torre
In kA Corrente de descarga nominal de um para-raios
J ─ Fator dependente da ligação trifásica dos enrolamentos, para surtos transferidos por acoplamento indutivo em transformadores
K ─ Fator de gap que considera a influência da configuração dos eletrodos na suportabilidade
Ka ─ Fator de correção de altitude 
Kc ─ Fator de coordenação 
Ks ─ Fator de segurança 
Kt ─ Fator de correção atmosférico 
Kcd ─ Fator de coordenação determinístico
Kco Ms/kVm Constante de atenuação por efeito corona
Kcs ─ Fator de coordenação estatístico
Kf+f ─ Fator de gap para impulsos de frente rápida de polaridade positiva 
Kf-f ─ Fator de gap para impulsos de frente rápida de polaridade negativa 
Kev ─
Fator de avaliação da sobretensão atmosférica em relação à forma 
normalizada de tensão
k ─ Fator de aterramento 
kh ─ Parâmetro de correção da umidade
La m
Comprimento de linha aérea que leva a uma taxa de desligamento igual à 
taxa de falha aceitável (relacionada a Ra)
Lt m
Comprimento de linha aérea para o qual a taxa de desligamento devido à 
descarga atmosférica é igual à taxa de retorno adotada (relacionada a Rt)
Lsp m Comprimento do vão
M ─ Número de isolações em paralelo consideradas como sendo simultaneamente solicitadas por uma sobretensão
m ─ Expoente da equação do fator de correção atmosférico para a suportabilidade da isolação externa
N ─ Número de desvios convencionais entre U50 e Uspec de uma isolação autorrecuperante.
n ─ Número de linhas aéreas consideradas conectadas a uma subestação, na determinação da amplitude do surto incidente
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO 5/156
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 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
JUL	2021
Símbolo Unidade Descrição
P % Probabilidade de descarga disruptiva de uma isolação autorrecuperante
Pw % Probabilidade de suportar de uma isolação autorrecuperante 
q ─ Fator de resposta dos enrolamentos de um transformador para surtos transferidos por acoplamento indutivo
Qrs C Máxima carga de transferência repetitiva de um para-raios
Qth C Máxima transferência de carga térmica de um para-raios
R ─ Risco de falha (falhas por evento)
Ra 1/a
Taxa de falha aceitável por equipamento. Para linhas de transmissão este 
parâmetro é normalmente expresso em termos de (1/a)/100 km
Rhc Ω Valor da resistência de pé de torre para altos valores de corrente
Rkm 1/m.a
Taxa de desligamento de uma linha aérea, por ano, para um projeto 
correspondente ao primeiro quilômetro em frente à subestação
Rlc Ω Valor da resistência de pé de torre para baixos valores de corrente
Rp 1/a Taxa de falha de blindagem das linhas aéreas
Rsf 1/a
Taxa de descarga disruptiva devido à falha de blindagem das linhas 
aéreas
Rt 1/a Taxa de retorno de sobretensão adotada (valor de referência)
Ru kV
Raio de um círculo no plano U+/U- que descreve as sobretensões de frente 
lenta fase-fase-terra
Ro Ω Resistência de sequência zero
R1 Ω Resistência de sequência positiva
R2 Ω Resistência de sequência negativa
S kV/μs Taxa de crescimento da frente de um surto atmosférico incidente em uma subestação
Se kV Desvio convencional da distribuição de sobretensões fase-terra
Sp kV Desvio convencional da distribuição de sobretensões fase-fase
Srp kV/μs
Taxa de crescimento representativa da frente de um surto atmosférico 
incidente
se ─ Valor normalizado do desvio convencional Se (Se referido a Ue50)
sp ─ Valor normalizado do desvio convencional Sp (Sp referido a Up50)
tsμs Tempo de trânsito de um surto atmosférico
U kV Amplitude de uma sobretensão (ou de uma tensão)
U+ kV Componente positiva do impulso de manobra em um ensaio de tensão suportável de isolação fase-fase
U- kV Componente negativa do impulso de manobra em um ensaio de tensão suportável de isolação fase-fase
U0 kV Valor de truncamento de uma função de distribuição de Weibull
Uo+ kV
Componente positiva fase-terra equivalente usada para representar a 
sobretensão fase-fase mais crítica
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO6/156
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Símbolo Unidade Descrição
U1e kV
Sobretensão temporária para a terra no neutro do enrolamento primário de 
um transformador
U2e kV
Sobretensão temporária para a terra no neutro do enrolamento secundário 
de um transformador
U2N kV Tensão nominal do enrolamento secundário de um transformador
U10 kV
Valor da tensão com 10 % de probabilidade de descarga disruptiva de uma 
isolação autorrecuperante. Este valor é a tensão suportável estatística da 
isolação especificada na ABNT NBR 6939:2018, 3.35-b).
U16 kV
Valor da tensão com 16 % de probabilidade de descarga disruptiva de uma 
isolação autorrecuperante
U50 kV
Valor da tensão com 50 % de probabilidade de descarga disruptiva de uma 
isolação autorrecuperante
U50M kV
Valor da tensão com 50 % de probabilidade de descarga disruptiva de M 
isolações autorrecuperantes em paralelo
U50RP kV
Valor da tensão com 50 % de probabilidade de descarga disruptiva de uma 
configuração haste-plano
Uc kV Tensão contínua de operação de um para-raios
Uc+ kV
Componente positiva que define o centro de um círculo que descreve as 
sobretensões de frente lenta fase-fase-terra
Uc- kV
Componente negativa que define o centro de um círculo que descreve as 
sobretensões de frente lenta fase-fase-terra
Ucw kV Tensão suportável de coordenação do equipamento
Ue kV Amplitude da sobretensão fase-terra
Uet kV
Valor de truncamento da distribuição de frequência de ocorrência F(Ue) das 
sobretensões fase-terra: F (Ue ≥ Uet) = 0 (ver Anexo B.3)
Ue2 kV
Valor da sobretensão fase-terra que tem 2 % de probabilidade de ser 
excedida F (Ue ≥ Ue2) = 0,02 (ver Anexo B.3)
Ue50 kV
Valor de 50 % da distribuição de frequência de ocorrência F(Ue) de 
sobretensões fase-terra (ver Anexo B.3)
Ul kV Amplitude da sobretensão incidente devido a uma descarga atmosférica
Um kV Tensão máxima do equipamento 
Up kV Amplitude da sobretensão fase-fase
Up2 kV
Valor da sobretensão fase-fase que tem 2 % de probabilidade de ser 
excedida F (Up≥ Up2) = 0,02 (ver Anexo B.3)
Up50 kV
Valor de 50 % da distribuição de frequência de ocorrência F(Ue) das 
sobretensões fase-fase (ver Anexo B.3)
Ur kV Tensão nominal de um para-raios baseada em sobretensões temporárias
Us kV Tensão máxima do sistema 
Uw kV Tensão suportável normalizada 
Upl kV Nível de proteção a impulso atmosférico de um para-raios 
Ups kV Nível de proteção a impulso de manobra de um para-raios 
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO 7/156
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Símbolo Unidade Descrição
Upt kV
Valor de truncamento da distribuição de frequência de ocorrência F (Up) das 
sobretensões fase-fase: F (Up ≥ Upt) = 0 (ver Anexo B.3)
Urp kV Amplitude da sobretensão representativa 
Urw kV Tensão suportável especificada 
Uspec kV
Valor de truncamento da função de distribuição de probabilidade de 
descarga disruptiva P(U) de uma isolação autorrecuperante: P (U ≤ Uspec) = 0
UT1 kV
Sobretensão aplicada no enrolamento primário de um transformador que 
produz (por transferência) uma sobretensão no enrolamento secundário
U T2 kV
Sobretensão no enrolamento secundário de um transformador produzida 
(por transferência) por uma sobretensão aplicada no enrolamento primário
u p.u. Valor por unidade da amplitude de uma sobretensão (ou de uma tensão) referida a Us
w21 ─
Relação de transformação fase-fase secundário-primário de um 
transformador
W kJ Capacidade de absorção de energia especificada de um para-raios
Wth kJ/kV Máxima energia térmica de um para-raios
X m Distância entre o ponto de incidência de uma descarga atmosférica e a subestação
Xp km
Distância limite em uma linha aérea, dentro da qual a ocorrência de 
descargas atmosféricas deve ser considerada
XT km
Comprimento de linha aérea a ser utilizado em cálculos simplificados de 
sobretensão de descarga atmosférica
X0 Ω Reatância de sequência zero
X1 Ω Reatância de sequência positiva
X2 Ω Reatância de sequência negativa
x ─ Variável normalizada em uma função de distribuição de probabilidade de descarga disruptiva P (U) de uma isolação autorrecuperante
xM ─
Variável normalizada em uma função de distribuição de probabilidade de 
descarga disruptiva P (U) de M isolações autorrecuperantes em paralelo
Z kV Desvio convencional da função de distribuição de probabilidade de descarga disruptiva P (U) de uma isolação autorrecuperante
Z0 Ω Impedância de sequência zero
Z1 Ω Impedância de sequência positiva
Z2 Ω Impedância de sequência negativa
Ze Ω Impedância de surto do cabo para-raios de uma linha aérea
ZL Ω Impedância de surto de uma linha aérea
ZM kV
Desvio convencional da função de distribuição de probabilidade de descarga 
disruptiva P (U) de M isolações autorrecuperantes em paralelo
Zs Ω Impedância de surto do condutor fase da subestação
z ─ Valor normalizado do desvio convencional Z, referido a U50
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO8/156
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 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
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Símbolo Unidade Descrição
α ─
Razão da amplitude do impulso de manobra da componente de polaridade 
negativa para a soma de ambas as componentes (negativa + positiva) de 
uma sobretensão fase-fase
β kV Parâmetro de escala de uma função de distribuição de Weibull
Φ Função integral de Gauss
ϕ ─ Ângulo de inclinação da característica de uma isolação fase-fase.
γ ─ Parâmetro de forma de uma função de distribuição de Weibull-3.
σ p.u. Valor por unidade do desvio convencional (Se ou Sp) de uma distribuição de frequência de ocorrência de sobretensões.
ρ Ωm Resistividade do solo.
τ μs Constante de tempo da cauda de uma sobretensão, devido à descarga atmosférica, produzida por descarga disruptiva de retorno nas linhas aéreas
4 Solicitações	de	tensão	representativas	em	serviço
4.1 Origem	e	classificação	das	solicitações	de	tensão
Na ABNT NBR 6939, as solicitações de tensão são classificadas por parâmetros adequados, como 
a duração da tensão de frequência fundamental ou a forma da sobretensão, de acordo com o seu 
efeito sobre a isolação ou sobre o dispositivo de proteção. As solicitações de tensão dentro dessas 
classes têm diversas origens:
 — tensões contínuas de frequência fundamental: originam-se da operação do sistema sob condições 
normais;
 — sobretensões temporárias: podem originar-se de faltas, operações de chaveamento (como por 
exemplo rejeição de carga), condições de ressonância, não linearidades (ferrorressonâncias) 
ou por uma combinação dessas;
 — sobretensões de frente lenta: podem originar-se de faltas, operações de chaveamento 
ou descargas atmosféricas diretas nos condutores de linhas aéreas;
 — sobretensões de frente rápida: podem originar-se de operações de chaveamento, descargas 
atmosféricas ou faltas;
 — sobretensões de frente muito rápida: podem originar-se de faltas ou operações de chaveamento 
em subestações isoladas a gás (GIS);
 — sobretensões combinadas: podem ter qualquer uma das origens mencionadas anteriormente. 
Ocorrem entre as fases de um sistema (fase-fase) ou na mesma fase entre partes separadas 
de um sistema (longitudinal).
Todas as solicitações de sobretensão precedentes, excetuando as sobretensões combinadas, são 
discutidas como itens separados em 4.3. Sobretensões combinadas são discutidas onde apropriado 
dentro de um ou mais desses itens.
Para cada classe de solicitações de tensão, a transferência através de transformadoresdeve ser 
considerada (ver Anexo D).
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NÃO TEM VALOR NORMATIVO 9/156
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 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 8186
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Em geral, todas as classes de sobretensões podem existir em ambas as Faixas de tensão, 1 e 2 
(ver ABNT NBR 6939). Entretanto, a experiência tem mostrado que certas classificações de tensão 
são de importância mais crítica em uma faixa de tensão em particular; este fato é tratado nesta Norma. 
Em qualquer caso, deve ser ressaltado que o melhor conhecimento das solicitações (valores de crista 
e formas) é obtido com estudos detalhados empregando modelos adequados para o sistema e para 
as características dos dispositivos limitadores de sobretensões.
Na análise de sistemas de potência, as ferramentas de simulação digital, como a de simulação 
de transitórios eletromagnéticos, têm sido utilizadas em muitos países. Em alguns países, a comparação 
de resultados de análises e valores medidos também é realizada. Sua validação tem sido confirmada 
em sistemas de até UHV. Por exemplo, em linhas no Japão e na China, a diferença máxima entre 
medição e simulação para sobretensões de manobra é cerca de 5 %, o qual está de acordo com 
o projeto destas linhas de transmissão. Para informações mais detalhadas, consultar a referência [1].
4.2 Características	dos	dispositivos	de	proteção	contra	sobretensões
4.2.1 Generalidades
Para assegurar um projeto econômico e uma operação segura e confiável das redes de alta tensão, 
das subestações e dos equipamentos, o uso de dispositivos de proteção contra sobretensões 
é necessário.
Os dispositivos de proteção contra sobretensões devem ser projetados e instalados para limitar 
as amplitudes das sobretensões nos terminais do equipamento a ser protegido. Em geral, uma 
proteção efetiva é proporcionada contra sobretensões de frente lenta (SFO) e sobretensões de frente 
rápida (FFO).
Deve ser ressaltado que, especialmente sob condições de FFO, a sobretensão nos terminais 
do dispositivo de proteção e do equipamento a ser protegido, em geral, não é a mesma. Quedas 
de tensão indutivas através dos cabos de conexão e o efeito de ondas trafegantes são responsáveis 
por isso.
Para-raios de óxido metálico (MOSA) sem gap, são os para-raios “padrões” a serem instalados 
em subestações ou diretamente nos terminais dos transformadores e nas terminações de cabos 
em linhas de distribuição. Como para-raios têm uma distância de proteção limitada, na faixa de alguns 
a até dezenas de metros, dependendo do nível de tensão do sistema, eles devem ser instalados 
o mais próximo possível do equipamento a ser protegido. Pode ser necessário instalar para-raios 
adicionais nas entradas das linhas das subestações.
Em alguns países, para-raios de óxido metálico (MOSA) com gap interno são aplicados a sistemas 
de potência com Us até 52 kV e cobertos pela norma de ensaios IEC 60099-6.
Além desta aplicação geral de para-raios de óxido metálico (MOSA) como dispositivos de proteção, 
para-raios de linha (LSA) são frequentemente usados para linhas de transmissão aéreas e de 
distribuição. Eles evitam descargas nos isoladores devido às quedas diretas de descargas atmosféricas 
nos condutores de uma linha sem blindagem, ou por uma falha de blindagem em linhas com cabos 
para-raios, ou devido a uma descarga disruptiva de retorno (back flashover). Para este fim, para-raios 
de linha com gap externo (EGLA) ou sem gap (NGLA) são usados.
Adicionalmente, centelhadores ainda são considerados como um dispositivo de proteção alternativo, 
embora normas não estejam disponíveis no âmbito da IEC/ABNT. Em geral, porém, para-raios devem 
ser preferidos, uma vez que centelhadores produzem elevações bruscas de tensão diretamente 
no equipamento a ser protegido e sua característica de descarga para FFO é, às vezes, crítica. Como 
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não há norma, a tensão de descarga versus característica de tempo deve ser solicitada do fabricante 
ou estabelecida pelo usuário com base nas suas próprias especificações. 
4.2.2 Para-raios de óxido metálico sem gap (MOSA)
4.2.2.1 Generalidades
As características de proteção e aplicação do MOSA são especificadas pela ABNT NBR 16050 
e IEC 60099-5.
O procedimento geral para seleção de para-raios é recomendado na IEC 60099-5:
 — determinação da tensão contínua de operação, Uc;
 — determinação da tensão nominal Ur baseada nas sobretensões temporárias;
 — determinação da capacidade de absorção de energia W necessária e seleção da corrente 
nominal de descarga In;
 — determinação do nível de proteção a impulso atmosférico Upl e do nível de proteção a impulso 
de manobra Ups.
Os níveis de proteção podem ser usados para as sobretensões representativas de frente lenta 
e de frente rápida. A tensão suportável de coordenação para impulso atmosférico é determinada 
considerando o desempenho frente a descargas atmosféricas das linhas aéreas, a taxa de falha 
aceitável do equipamento e a zona de proteção do para-raios.
O procedimento é iterativo. Se, após o procedimento de seleção, os níveis de proteção do MOSA 
forem muito altos, uma menor tensão contínua, uma maior corrente de descarga nominal, uma maior 
capacidade de absorção de energia ou uma distância reduzida entre o para-raios e o equipamento 
protegido devem ser investigadas. Estas medidas resultam ou em menores tensões residuais 
do MOSA em uma dada amplitude de corrente imposta ou em níveis reduzidos de sobretensão 
no equipamento protegido para uma dada tensão residual do MOSA.
A avaliação dos níveis de proteção fornece um valor que representa uma aproximação geralmente 
aceitável. A IEC 60099-5 fornece informações detalhadas sobre o desempenho de proteção 
de para-raios.
4.2.2.2 Características	de	proteção	relacionadas	a	sobretensões	de	frente	rápida	
As seguintes tensões caracterizam o nível de proteção para frentes rápidas de um MOSA:
 — nível de proteção a impulso atmosférico Upl (também designado LIPL);
 — máxima tensão residual no impulso de corrente íngreme. 
O nível de proteção a impulso atmosférico é a máxima tensão residual na corrente nominal 
de descarga com uma onda 8/20 μs (ABNT NBR 16050). Para a coordenação do isolamento 
de sistemas UHV, para-raios com baixos níveis de proteção são de particular importância. A corrente 
de descarga nominal de para-raios de UHV é tipicamente 20 kA.
A tensão de proteção resultante para impulso de corrente íngreme (com tempo de frente de 1 μs) 
tem que ser considerada no caso de quedas de tensão indutiva através dos cabos de conexão 
e no comprimento do para-raios. Os fundamentos são descritos na IEC 60099-5.
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4.2.2.3 Características	de	proteção	relacionadas	a	sobretensões	de	frente	lenta
O nível de proteção de frente lenta do MOSA é caracterizado pelo nível de proteção de impulso de 
manobra Ups (também designado como SIPL), que é a máxima tensão residual na corrente especificada 
de impulso de manobra conforme a ABNT NBR 16050 ou em outras amplitudes de corrente mediante 
acordo entre o fabricante do para-raios e o usuário. Quedas de tensão indutiva e o efeito de ondas 
trafegantes (distâncias de proteção) não devem ser considerados.
Para para-raios de distribuição, níveis de proteção a impulso de manobra não são especificados, visto 
que geralmente isto não é preocupante em sistemas de distribuição.
Especialmente para para-raios de UHV, outras correntes de impulso de manobra podem ser usadas 
devido à possível supressão de sobretensões de frente lenta em sistemas UHV pela adoção das 
seguintes medidas:
 — chaveamento controlado;
 — disjuntores com resistores de fechamento/abertura;
 — qualquer combinação das medidas anteriores.
4.2.2.4 Capacidade	de	absorção	de	energia
 a) Para para-raiosde distribuição (“D”), que forem em seguida subclassificados como para-raios DH, 
DM e DL [as letras “H”, “M” e “L” significam requisito de energia “alto” (“high”), “médio” (“medium”) 
e “baixo” (“low”)]
 — máxima carga de transferência repetitiva de um para-raios, Qrs.
 — máxima transferência de carga térmica de um para-raios, Qth.
 b) Para para-raios tipo estação (“S”), que são em seguida subclassificados como para-raios SH, 
SM e SL:
 — máxima carga de transferência repetitiva de um para-raios, Qrs.
 — máxima energia térmica, Wth.
NOTA O antigo sistema de classe de descarga de para-raios tipo estação não existe mais desde 
a IEC 60099-4.
4.2.3 Para-raios	de	linha	(LSA)	para	linhas	aéreas	de	transmissão	e	de	distribuição
A finalidade e as características de para-raios de linha são descritas na IEC 60099-5. Para-raios 
de linha sem gap (NGLA) são basicamente para-raios MOSA padrão, ensaiados de acordo com 
a ABNT NBR 16050, enquanto para-raios de linha com gap externo (EGLA) são ensaiados de acordo 
com a IEC 60099-8.
A capacidade de absorção de energia de para-raios NGLA é definida, além das características 
do MOSA, por sua capacidade nominal de descarga de impulso atmosférico.
EGLA protegem as cadeias de isoladores somente de descargas causadas por surtos atmosféricos. 
Portanto, é importante determinar as características de proteção a impulso atmosférico de para-raios 
compreendendo tensão de descarga para impulsos de frente rápida e de descarga atmosférica 
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padronizada e tensões residuais para a corrente de descarga nominal. Adicionalmente, a suportabilidade 
da isolação de EGLA relacionada às máximas sobretensões de frente lenta no sistema tem que ser 
determinada.
A correta coordenação entre as características de descarga da cadeia de isoladores e a tensão 
de descarga do EGLA deve ser demonstrada com a tensão de impulso atmosférico padronizado 
e com as tensões residuais. Qualquer descarga sob a tensão de impulso atmosférico deve ocorrer 
no gap série externo do EGLA sem causar qualquer descarga na cadeia de isoladores a ser protegida. 
EGLA não possuem requisitos de operação para surtos de frente lenta e sobretensões temporárias 
(TOV). 
EGLA não podem operar em condição normal bem como sob falha (sobrecarga) da unidade do varistor 
série (SVU), na tensão suportável de impulso de manobra especificada e no máximo nível de TOV 
do sistema.
A tensão nominal de um EGLA é o máximo valor eficaz permissível da tensão de frequência fundamental 
entre seus terminais, na qual ele é projetado para operar corretamente. Ela deve, portanto, ser igual 
ou maior que a máxima sobretensão temporária de frequência fundamental esperada na instalação 
pretendida. A tensão nominal também é usada como um parâmetro de referência para especificação 
de características de operação e interrupção de corrente.
EGLA são classificados pelas suas correntes de descarga nominal e pelas suas altas capacidades 
de suportar impulso de corrente. Dois sistemas de classificação alternativa estão disponíveis 
(“Série X” e “Série Y”; para detalhes, ver IEC 60099-8).
4.3 Tensões	e	sobretensões	representativas
4.3.1 Tensão	contínua	(de	frequência	fundamental)
Sob condições de operação normal, pode-se esperar que a tensão de frequência fundamental varie 
em magnitude e seja diferente de um ponto do sistema para outro. Para fins de projeto e coordenação 
do isolamento, a tensão contínua de frequência fundamental representativa deve, entretanto, ser 
considerada como constante e igual à tensão máxima do sistema. Na prática, até 72,5 kV, a tensão 
máxima do sistema Us pode ser substancialmente menor que a tensão máxima do equipamento 
Um, enquanto que para níveis de tensões superiores ambos os valores tendem a se tornar iguais.
4.3.2 Sobretensões	temporárias
4.3.2.1 Generalidades
Sobretensões temporárias são caracterizadas por suas amplitudes, suas formas de onda e suas 
durações. Todos estes parâmetros dependem da origem das sobretensões e as amplitudes e formas 
de onda podem inclusive variar durante o período de ocorrência das mesmas.
Para propósitos de coordenação do isolamento, a sobretensão temporária representativa é considerada 
como tendo a forma da tensão normalizada de frequência fundamental de curta duração (1 min). Sua 
amplitude pode ser definida por um valor (o máximo assumido), um conjunto de valores de crista ou 
uma distribuição estatística completa de valores de crista. A amplitude selecionada da sobretensão 
temporária representativa deve considerar:
 — a amplitude e a duração da sobretensão real em serviço;
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 — a característica amplitude/duração da suportabilidade a frequência fundamental da isolação 
considerada. 
Se esta última característica não for conhecida, como uma simplificação, a amplitude selecionada 
pode ser tomada como igual à máxima sobretensão real em serviço com duração de 1 min, mesmo 
que a duração real seja inferior.
Em casos particulares, um procedimento estatístico de coordenação pode ser utilizado, descrevendo 
a sobretensão representativa por uma distribuição de frequências do par amplitude/duração das 
sobretensões temporárias esperadas em serviço (ver 5.3.2).
4.3.2.2 Faltas a terra
Uma falta fase-terra pode resultar em sobretensões fase-terra afetando as outras duas fases. 
Sobretensões temporárias entre fases ou através da isolação longitudinal normalmente não ocorrem. 
A forma de onda da sobretensão é a de uma tensão de frequência fundamental. 
As amplitudes das sobretensões dependem do aterramento do neutro do sistema e da localização 
da falta. Informações para a sua determinação são dadas no Anexo A. Em configurações normais de 
sistemas, a amplitude da sobretensão representativa deve ser assumida igual ao seu máximo valor. 
Configurações de sistema anormais, por exemplo, partes de sistemas com neutro isolado em um 
sistema cujo neutro é normalmente aterrado, devem ser consideradas separadamente, considerando 
sua probabilidade de ocorrência simultaneamente com faltas a terra.
A duração da sobretensão corresponde à duração da falta (até a sua eliminação). Em sistemas 
com neutro aterrado, é geralmente menor que 1 s. Em sistemas com aterramento ressonante, com 
eliminação da falta, é geralmente menor que 10 s. Em sistemas sem eliminação da falta a terra, 
a duração pode ser de várias horas. Nestes casos, pode ser necessário definir a tensão contínua 
de frequência fundamental como o valor da sobretensão temporária durante a falta fase-terra.
NOTA Chama-se a atenção para o fato de que a máxima tensão de frequência fundamental que pode 
aparecer em uma fase sã durante a ocorrência de uma falta a terra depende não somente do fator de 
aterramento, mas também do valor da tensão de operação no momento da ocorrência da falta, que pode ser 
geralmente assumida como a tensão máxima do sistema US.
4.3.2.3 Rejeição	de	carga
Sobretensões temporárias fase-terra e longitudinais devidas à rejeição de carga dependem da carga 
rejeitada, da configuração do sistema após a rejeição e das características das fontes (potência 
de curto-circuito na subestação, regulação de tensão e de velocidade dos geradores etc.).
As elevações das três tensões fase-terra são idênticas e, assim, as mesmas sobretensões relativas 
ocorrem entre fase-terra e fase-fase. Essas elevações podem ser especialmente importantes no caso 
de rejeição de carga no terminal remoto de uma linha longa (efeito Ferranti) e afetam principalmente 
os equipamentos da subestação conectados ao lado fonte do disjuntor remoto aberto. 
As sobretensões temporárias longitudinais dependem do grau de diferença angular após a separação 
da rede, sendo a pior situação possível a de oposição de fase.
Do ponto de vista desobretensões, uma distinção deve ser feita entre os vários tipos de configuração 
de sistema. Como exemplos, os seguintes casos extremos podem ser considerados:
 — sistemas com linhas relativamente curtas e altos valores de potência de curto-circuito nas 
subestações terminais, onde ocorrem sobretensões baixas;
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 — sistemas com linhas longas e baixos valores de potência de curto-circuito nas subestações 
de instalações geradoras, caso usual nos sistemas de extra alta tensão no seu estágio inicial, e nos 
quais sobretensões muito altas podem ocorrer se uma carga de grande porte for repentinamente 
desconectada.
Na análise de sobretensões temporárias, recomenda-se que seja considerado o seguinte (onde 
a referência de tensão, 1,0 p.u., for igual a s 2 3U ):
 — em sistemas moderadamente extensos, uma rejeição de carga total pode dar origem a sobretensões 
fase-terra com amplitudes usualmente abaixo de 1,2 p.u. A duração da sobretensão depende 
da operação do equipamento de controle de tensão e pode ser de até alguns minutos;
 — em sistemas extensos, após uma rejeição total, as sobretensões fase-terra podem atingir 1,5 p.u., 
ou mesmo mais, quando o efeito Ferranti ou efeitos de ressonância ocorrerem. Sua duração pode 
ser da ordem de alguns segundos;
 — se somente cargas estáticas estiverem do lado rejeitado, a sobretensão temporária longitudinal 
é normalmente igual à sobretensão fase-terra. Em sistemas com motores ou geradores no lado 
rejeitado, a separação da rede pode dar origem a uma sobretensão temporária longitudinal formada 
por duas componentes de sobretensão fase-terra em oposição de fases, cuja amplitude máxima 
é normalmente abaixo 2,5 p.u. (valores maiores podem ser observados em casos excepcionais, 
como em sistemas de alta tensão muito extensos).
4.3.2.4 Ressonância e ferrorressonância
Sobretensões temporárias devidas a estas causas geralmente ocorrem quando circuitos com 
grandes elementos capacitivos (linhas, cabos, linhas com compensação série) e elementos indutivos 
(transformadores, reatores em derivação), tendo características de magnetização não lineares, são 
energizados, ou como resultado de rejeições de carga.
As sobretensões temporárias devido a fenômenos de ressonância podem atingir valores extremamente 
altos. Devem ser prevenidas ou limitadas por medidas recomendadas em 4.3.2.7. Não podem ser 
normalmente consideradas como base para a seleção da tensão nominal de para-raios ou para 
o projeto de isolamento, a menos que estas medidas corretivas não sejam suficientes (ver 4.3.2.8).
4.3.2.5 Sobretensões	longitudinais	durante	sincronização
As sobretensões temporárias longitudinais representativas são derivadas da sobretensão esperada 
em serviço, que tem uma amplitude igual a duas vezes a tensão de operação fase-terra e a duração 
de vários segundos a alguns minutos.
Além disto, quando a sincronização é frequente, a probabilidade de ocorrência de uma falta fase-terra 
e das sobretensões resultantes deve ser considerada. Neste casos, as amplitudes das sobretensões 
representativas são a soma da sobretensão máxima fase-terra em um terminal e a tensão contínua 
de frequência fundamental, de operação, em oposição de fase, no outro.
4.3.2.6 Combinação	de	origens	de	sobretensões	temporárias
4.3.2.6.1 Generalidades
Combinações de sobretensões temporárias de diferentes origens devem ser utilizadas somente após 
um exame cuidadoso da probabilidade de sua ocorrência simultânea. Estas combinações podem 
levar a tensões nominais de para-raios mais altas, com a consequência de níveis de proteção 
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e de isolamento mais elevados; isto é técnica e economicamente justificável somente se a probabilidade 
de ocorrência simultânea for suficientemente alta.
4.3.2.6.2 Falta	a	terra	com	rejeição	de	carga
A combinação de falta fase-terra com rejeição de carga pode existir quando, durante a falta na linha, 
o disjuntor no lado da carga abrir primeiro e a rejeição de carga causar uma sobretensão na parte 
do sistema que permanece ainda com a falta, até que o disjuntor do lado fonte abra.
A combinação de falta fase-terra com rejeição de carga pode também existir quando uma grande carga 
for desligada e a sobretensão temporária resultante causar uma falha a terra subsequente no sistema 
remanescente. A probabilidade de tal evento, entretanto, é pequena quando as sobretensões devido 
à mudança de carga são pequenas, e uma falta a terra subsequente somente tem a probabilidade 
de ocorrer em condições extremas, como no caso de poluição muito intensa.
A combinação pode ainda ocorrer como resultado de uma falta na linha seguida pela falha da abertura 
de um disjuntor. A probabilidade desta combinação, ainda que pequena, não é desprezível, uma 
vez que estes eventos não são estatisticamente independentes. Esta ocorrência, que resulta 
em um gerador conectado através de um transformador a uma linha longa sob falta, pode implicar 
em sobretensões significativas nas fases sãs. A sobretensão consiste de um transitório de frente lenta 
e uma sobretensão temporária variável e prolongada, que é função das características do gerador 
e das ações dos reguladores de velocidade e de tensão.
Se estas combinações forem consideradas prováveis, estudos de sistemas são recomendados. 
Sem estes estudos, pode-se ser levado a acreditar que é necessário combinar estas sobretensões, 
mas isso é considerado muito pessimista pelas seguintes razões:
 — o fator de aterramento muda quando é relacionado à sobretensão de rejeição de carga;
 — a configuração do sistema muda após a mudança da carga. Por exemplo, o fator de aterramento 
nos transformadores elevadores das unidades geradoras, com neutro aterrado, é menor do que 
1 após ser desconectado do sistema;
 — para transformadores do sistema, a perda total de carga não é usual.
4.3.2.6.3 Outras	combinações
Como o fenômeno de ressonância deve ser evitado, sua combinação com outras origens deve somente 
ser considerada como um resultado adicional dessas ressonâncias. Em alguns sistemas, entretanto, 
não é fácil evitar o fenômeno da ressonância e, para estes sistemas, é importante executar estudos 
detalhados.
4.3.2.7 Limitação	de	sobretensões	temporárias
4.3.2.7.1 Sobretensões	devido	a	faltas	a	terra
Sobretensões devido a faltas a terra dependem dos parâmetros do sistema e somente podem 
ser controladas pela seleção desses parâmetros quando do projeto do sistema. As amplitudes das 
sobretensões são normalmente menos severas em sistemas de neutro aterrado. Entretanto, existe 
uma exceção em sistemas de neutro aterrado, no qual uma parte dele, em situações não usuais, 
pode tornar-se separada com os neutros dos transformadores não aterrados. Nesta situação, 
a duração das altas sobretensões devido a faltas a terra na parte separada pode ser controlada por 
aterramento rápido desses neutros, por chaves ou para-raios de neutro especialmente selecionados, 
que curto-circuitam o neutro após a falha.
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4.3.2.7.2 Mudanças	súbitas	de	carga
Estas sobretensões podem ser controladas por reatores em derivação, capacitores série ou 
compensadores estáticos.
4.3.2.7.3 Ressonância e ferrorressonância
Estas sobretensões devem ser limitadas evitando a sintonia do sistema com a frequência de 
ressonância, pela mudança da configuração do sistema, ou colocando resistores de amortecimento.
4.3.2.8 Proteção	fornecida	por	para-raios	contra	sobretensões	temporárias	
Usualmente a seleção da tensão nominal dos para-raios se baseia na envoltória das sobretensões 
temporárias esperadas, considerando a capacidade de dissipação de energia dos para-raios.Em geral, o ajuste da tensão nominal do para-raios com a solicitação da sobretensão temporária 
é mais crítico na Faixa 2, onde as margens são menores que na Faixa 1. Normalmente, a capacidade 
de dissipação de energia de um para-raios submetido a uma sobretensão temporária é expressa 
como uma característica amplitude/duração fornecida pelo fabricante.
Para fins práticos, os para-raios não limitam sobretensões temporárias. Uma exceção ocorre para 
sobretensões temporárias devidas a efeitos de ressonância, para as quais os para-raios podem 
ser aplicados para limitar ou mesmo para prevenir tais sobretensões. Para tal aplicação, estudos 
cuidadosos das solicitações térmicas impostas aos para-raios devem ser executados para evitar 
a sua sobrecarga.
4.3.3 Sobretensões	de	frente	lenta
4.3.3.1 Generalidades
Sobretensões de frente lenta têm frentes com durações entre algumas dezenas e alguns milhares 
de microssegundos e caudas com durações da mesma ordem de magnitude, sendo oscilatórias 
por natureza. Normalmente se originam de:
 — energização e religamento de linha;
 — faltas e eliminação de faltas;
 — rejeição de carga;
 — chaveamento de correntes capacitivas ou indutivas;
 — descargas atmosféricas distantes no condutor de linhas aéreas.
As solicitações de tensão representativas são caracterizadas por:
 — uma forma de onda representativa;
 — uma amplitude representativa, que pode ser ou uma sobretensão máxima assumida ou uma 
distribuição de probabilidade de amplitudes de sobretensões.
A forma de onda da tensão representativa é o impulso de manobra normalizado (tempo até a crista 
de 250 μs, e tempo até o meio valor de 2 500 μs). A amplitude representativa é a amplitude da sobretensão 
considerada independentemente de seu tempo até a crista real. Entretanto, em alguns sistemas 
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na Faixa 2, sobretensões com frentes muito longas podem ocorrer e a amplitude representativa 
pode ser derivada considerando a influência da duração da frente sobre a suportabilidade dielétrica 
da isolação.
A distribuição de probabilidade das sobretensões sem a operação de para-raios é caracterizada 
por seu valor de 2 %, seu desvio e seu valor de truncamento. Embora não perfeitamente válido, 
a distribuição de probabilidade pode ser aproximada entre o valor de 50 % e o valor de truncamento, 
acima do qual se assume que não existam valores, por uma distribuição Gaussiana. Alternativamente, 
pode-se usar uma distribuição de Weibull modificada (ver Anexo B).
O valor máximo assumido da sobretensão representativa é igual ao menor valor entre o valor 
de truncamento das sobretensões (ver 4.3.3.2 a 4.3.3.7) ou o nível de proteção a impulso de manobra 
do para-raios (ver 4.3.3.8).
4.3.3.2 Sobretensões	devido	à	energização	e	ao	religamento	de	linhas
4.3.3.2.1 Generalidades
Uma energização ou religamento trifásico produz sobretensões de manobra nas três fases da linha. 
Assim, cada operação de chaveamento produz três sobretensões fase-terra e, correspondentemente, 
três sobretensões fase-fase [1]1.
Na determinação das sobretensões para aplicação prática, várias simplificações têm sido introduzidas. 
Com relação ao número de sobretensões por operação de chaveamento, dois métodos são usados.
 — Método valor de crista por fase: para cada operação de manobra, o máximo valor de crista 
da sobretensão, entre cada fase e terra ou entre cada combinação de fases, é incluído 
na distribuição de probabilidade das sobretensões. Isto significa que cada operação contribui com 
três valores de crista para a distribuição de probabilidade da sobretensão representativa. Esta 
distribuição então deve ser assumida igual para cada uma das três isolações envolvidas em cada 
parte do isolamento, fase-terra, fase-fase ou longitudinal.
 — Método valor de crista por caso: para cada operação de manobra, o máximo valor de crista das 
sobretensões entre todas as três fases e a terra, ou entre todas as três sobretensões fase-fase, 
é incluído na distribuição de probabilidade das sobretensões. Isto significa que cada operação 
contribui com um valor para a distribuição de probabilidade da sobretensão representativa. Esta 
distribuição é então aplicada a uma isolação de cada tipo.
A amplitude das sobretensões devido à energização de linha depende de vários fatores incluindo 
o tipo de disjuntor (com resistor de fechamento ou não), natureza e potência de curto-circuito da barra 
a partir da qual a linha é energizada, a natureza da compensação utilizada e o comprimento da linha 
energizada, tipo de terminação da linha (aberta, com transformador, com para-raios) etc.
Religamentos trifásicos podem gerar altas sobretensões de frente lenta devido às cargas armazenadas 
na linha religada. No instante do religamento, a amplitude da sobretensão remanescente 
na linha (devido à carga armazenada) pode ser tão alta quanto o pico da sobretensão temporária. 
A descarga desta carga armazenada depende do equipamento que permanece conectado à linha, 
da condutividade superficial dos isoladores, das condições de corona dos condutores e do tempo 
morto até o religamento.
1 Números entre colchetes se referem a bibliografia. 
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Em sistemas normais, o religamento monopolar não gera sobretensões maiores que aquelas devidas 
à energização. Entretanto, em linhas nas quais o efeito de ressonância ou o efeito Ferranti pode ser 
significativo, o religamento monopolar pode resultar em sobretensões maiores do que energizações 
trifásicas.
A correta distribuição de probabilidade das amplitudes das sobretensões somente pode ser obtida 
a partir de uma cuidadosa simulação das operações de manobra por computação digital, analisadores 
de transitórios etc., e valores típicos, como os mostrados na Figura 1, podem ser considerados somente 
como indicativos. Todas as considerações são relacionadas às sobretensões no lado aberto da linha 
(terminal receptor), as sobretensões no terminal emissor podem ser substancialmente menores que 
aquelas na extremidade aberta. Pelas razões dadas no Anexo C, a Figura 1 pode ser usada tanto para 
o método valor de crista por caso como para o método valor de crista por fase.
Figura	1	–	Faixa	de	sobretensões	de	frente	lenta	com	2	%	de	probabilidade	de	ser	excedida	 
no	terminal	receptor,	devido	a	energizações	e	religamentos	de	linha
4.3.3.2.2 Sobretensões	fase-fase
Um procedimento para a estimativa da distribuição de probabilidade das sobretensões representativas 
é apresentado no Anexo C.
A título indicativo, a Figura 1 mostra a faixa dos valores de sobretensão (em p.u. de Us com 2 % 
de probabilidade de serem excedidos (valor de 2 %) que podem ser esperados entre fase e terra sem 
a limitação de para-raios [5]. Os dados na Figura 1 se baseiam em uma quantidade de resultados 
de campo e de estudos, incluindo os efeitos da maioria dos fatores que determinam as sobretensões.
A Figura 1 deve ser utilizada como uma indicação se as sobretensões para uma dada situação puderem 
ser altas o suficiente para causar um problema. Em caso afirmativo, a faixa dos valores indica até 
onde as sobretensões podem ser limitadas. Para este propósito, estudos detalhados são requeridos.
4.3.3.2.3 Sobretensões	fase-fase
Na determinação das sobretensões fase-fase é necessário considerar um parâmetro adicional. Como 
o isolamento é sensível à subdivisão de um dado valor de sobretensão fase-fase em duas componentes 
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fase-terra, a seleção de um instante específico deve considerar as características da isolação. 
Dois instantes têm sido selecionados [1]:
 a) instante da crista da sobretensão fase-fase: este instante dá o máximovalor de sobretensão 
fase-fase. Ele representa a máxima solicitação para todos os elementos da isolação, para os 
quais a rigidez dielétrica entre fases não é sensível à subdivisão em componentes. Exemplos 
típicos são a isolação entre enrolamentos ou pequenos espaçamentos em ar;
 b) sobretensões fase-fase no instante da crista da sobretensão fase-terra: embora este instante 
dê valores de sobretensões mais baixos do que o instante da crista da sobretensão fase-fase, 
estes valores podem representar uma solicitação mais severa para elementos da isolação 
para os quais a rigidez dielétrica entre fases é influenciada pela subdivisão em componentes. 
Exemplos típicos são grandes espaçamentos em ar, para os quais o instante da crista positiva 
da sobretensão fase-terra é mais severo, ou subestações isoladas a gás (com encapsulamento 
trifásico) para os quais a crista negativa é mais severa.
As características estatísticas das sobretensões fase-fase e as relações entre os valores relevantes 
destes dois instantes são descritas no Anexo C. Conclui-se que, para todos os tipos de isolação, 
exceto para espaçamentos em ar na Faixa 2, a sobretensão representativa entre fases é igual ao valor 
de crista da sobretensão fase-fase. Para espaçamentos em ar na Faixa 2, e mais particularmente 
para sistemas com tensões iguais ou maiores que 500 kV, a sobretensão fase-fase representativa 
deve ser determinada a partir dos valores de crista das sobretensões fase-terra e fase-fase, como 
é descrito no Anexo C. 
O valor de 2 % da sobretensão fase-fase pode ser determinado aproximadamente a partir 
da sobretensão fase-terra. A Figura 2 mostra a faixa de relações possíveis entre os valores de 2 % 
fase-fase e fase-terra. O limite superior desta faixa se aplica para sobretensões devido ao religamento 
trifásico rápido e o limite inferior para sobretensões devido à energização trifásica.
Figura	2	–	Relação	entre	os	valores	de	2	%	de	sobretensões	de	frente	lenta	fase-fase	e	fase-terra
4.3.3.2.4 Sobretensões	longitudinais
Sobretensões longitudinais entre terminais durante energização ou religamento são compostas 
da tensão contínua de frequência fundamental de operação em um terminal e da sobretensão 
de manobra no outro terminal. Em sistemas sincronizados, o máximo valor de crista da sobretensão 
de manobra e a tensão de operação têm a mesma polaridade, e a isolação longitudinal fica submetida 
a uma sobretensão mais baixa do que a isolação fase-terra.
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A isolação longitudinal entre sistemas não sincronizados, entretanto, pode ser sujeita a sobretensões 
de energização em um terminal e a uma crista de polaridade oposta da tensão de operação normal 
no outro.
Para a componente de sobretensão de frente lenta, se aplicam os mesmos princípios que para 
a isolação fase-terra.
4.3.3.2.5 Sobretensões	máximas	assumidas
Se não for aplicada proteção por para-raios, a sobretensão máxima assumida de energização 
ou de religamento é:
 — para a sobretensão fase-terra: o valor de truncamento Uet;
 — para a sobretensão fase-fase: o valor de truncamento Upt ou, para a isolação externa na Faixa 2, 
o valor determinado de acordo com o Anexo C, ambos subdivididos em duas componentes iguais 
com polaridades opostas;
 — para a sobretensão longitudinal: o valor de truncamento Uet da sobretensão fase-terra devido 
à energização em um terminal, e o valor de crista de polaridade oposta da tensão normal 
de operação no outro terminal.
Essa definição da máxima sobretensão longitudinal assume que as frequências fundamentais estão 
sincronizadas (através de um caminho paralelo) em ambos os terminais, de forma a não ter que 
considerar separadamente as sobretensões longitudinais devidas a religamento (porque o efeito 
de qualquer carga armazenada é levado em conta por esta consideração).
4.3.3.3 Sobretensões	devido	à	falta	e	eliminação	de	falta
Sobretensões de frente lenta se originam na ocorrência e na eliminação de faltas, pela mudança 
da tensão de operação para uma sobretensão temporária nas fases sãs e, no retorno, de um valor 
próximo a zero para a tensão de operação na fase em falta. Em ambos casos se produzem somente 
sobretensões entre fase e terra. As sobretensões entre fases podem ser desprezadas. Estimativas 
conservadoras para os valores máximos assumidos das sobretensões representativas Uet são 
as seguintes:
 — ocorrência de falta: (kV crista)
onde k é o fator de aterramento
 — eliminação de falta: (kV crista)
Na Faixa 1, as sobretensões causadas por faltas a terra devem ser consideradas para sistemas com 
neutro de transformadores isolado ou com aterramento ressonante, nos quais o fator de aterramento 
é aproximadamente igual a √3. Para estes sistemas a coordenação do isolamento pode ser baseada 
na sobretensão máxima assumida e a probabilidade de suas amplitudes não necessita ser considerada.
Na Faixa 2, quando as sobretensões devido à energização ou religamento são controladas a valores 
abaixo de 2 p.u., sobretensões devido à falta ou eliminação de falta requerem um exame cuidadoso 
se elas não são controladas da mesma forma.
4.3.3.4 Sobretensões	devido	à	rejeição	de	carga
Sobretensões de frente lenta devidas a rejeições de carga somente são de importância em sistemas 
da Faixa 2, nos quais as sobretensões devido a energizações e religamentos são controladas a valores 
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abaixo de 2 p.u.. Nestes casos, necessitam ser examinadas, especialmente quando transformadores 
elevadores de unidades geradoras ou linhas de transmissão longas estão envolvidos.
4.3.3.5 Sobretensões	devido	a	manobras	de	correntes	indutivas	e	capacitivas
O chaveamento de correntes indutivas e capacitivas pode dar origem a sobretensões que podem 
requerer atenção. Em particular, as seguintes operações de chaveamento devem ser consideradas:
 — interrupção de correntes de partida de motores;
 — interrupção de correntes indutivas, por exemplo, quando da interrupção da corrente 
de magnetização de um transformador ou quando da abertura de um reator em derivação [6];
 — chaveamento e operação de fornos a arco e seus transformadores, que podem levar a um corte 
abrupto de corrente;
 — chaveamento de cabos em vazio e de bancos de capacitores;
 — interrupção de correntes por fusíveis de alta tensão.
Reacendimentos de disjuntores, que ocorram durante a interrupção de correntes capacitivas (abertura 
de linhas em vazio, cabos ou bancos de capacitores), podem gerar sobretensões particularmente 
perigosas e o uso de disjuntores com muito baixa probabilidade de reacendimento é necessário. Além 
disso, quando da energização de bancos de capacitores, em particular bancos não aterrados, deve-se 
tomar cuidado em avaliar as sobretensões fase-fase (ver 4.3.4.3).
4.3.3.6 Sobretensões	de	frente	lenta	devido	à	descarga	atmosférica
Em sistemas com linhas longas (maiores do que 100 km), sobretensões de frente lenta devido 
à descarga atmosférica se originam de descargas atmosféricas distantes no condutor fase, quando 
a corrente do raio é suficientemente pequena para não causar a disrupção da isolação da linha 
e quando a descarga ocorre a uma distância suficiente do ponto considerado para produzir uma 
sobretensão de frente lenta.
Como nas descargas atmosféricas as correntes raramente têm tempos até o meio valor na cauda 
que excedam 200 μs, sobretensões com altas amplitudes e tempos de crista críticos para a isolação 
não ocorrem. Sobretensões de frente lenta devido à descarga atmosférica, portanto, são de menor 
importância para a coordenação do isolamento e são normalmente desprezadas.
4.3.3.7 Limitação	de	sobretensões	de	frente	lenta
O método mais frequentemente utilizado para limitação de sobretensões de manobra de linha 
é o uso de resistores de fechamentoem disjuntores. Outros meios, como o controle do ponto da onda 
de tensão em que ocorre a manobra e varistores através das câmaras de interrupção de disjuntores, 
podem também ser utilizados para limitar as sobretensões devido à energização de linhas e manobras 
de correntes indutivas ou capacitivas.
Transformadores de potencial indutivos conectados aos terminais da linha reduzem eficazmente 
as cargas armazenadas nas fases da linha após a abertura. As sobretensões de frente lenta devido 
a religamento trifásico subsequente são assim limitadas ao nível de uma simples energização.
O efeito da saturação da suportabilidade de impulso de manobra tem grande impacto nos espaçamentos 
em ar. Resistores de abertura ou fechamento, para-raios e/ou chaveamento controlado reduzem 
as sobretensões de manobra.
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4.3.3.8 Proteção	fornecida	por	para-raios	contra	sobretensões	de	frente	lenta
Em sistemas com sobretensões temporárias moderadas, para-raios de óxido metálico sem 
centelhadores e para-raios com centelhadores especialmente projetados são adequados para 
proteger contra sobretensões de frente lenta, visto que para-raios com resistores não lineares somente 
operam para sobretensões de frente lenta em casos extremos, devido às características de descarga 
do centelhador série. 
NOTA Quando os para-raios forem instalados nos terminais de linhas longas com o propósito de limitar 
sobretensões de frente lenta, as sobretensões no meio da linha podem ser substancialmente mais altas 
do que aquelas nos terminais.
Como uma regra geral, pode-se assumir que para-raios de óxido metálico limitam as amplitudes das 
sobretensões fase-terra (kVcrista) a aproximadamente duas vezes a tensão nominal do para-raios 
(kVeficaz). Isto significa que para-raios de óxido metálico são adequados para limitar sobretensões 
de frente lenta devido a energizações e religamentos de linhas e manobras de correntes indutivas 
e capacitivas, mas não, em geral, sobretensões causadas por faltas a terra e por eliminação de faltas, 
porque as amplitudes destas últimas são muito baixas (exceção pode ser feita no caso de faltas 
ocorrendo em linhas com compensação série).
Sobretensões devido à energização e religamento de linhas acarretam correntes normalmente 
na faixa de 0,5 a 2 kA através dos para-raios (ABNT NBR 16050). Nesta faixa de corrente, 
o conhecimento da amplitude exata não é tão importante devido à extrema não linearidade do material 
de óxido metálico. A leve dependência em relação ao tempo de frente da onda de corrente que 
o para-raios de óxido metálico apresenta, para sobretensões de frente lenta, pode ser desprezada. 
Além do mais, não é necessário considerar o efeito distância dentro das subestações. Entretanto, 
a isolação de linhas aéreas em pontos distantes pode ser solicitada por sobretensões substancialmente 
maiores do que o nível de proteção.
Para-raios são usualmente instalados entre fase e terra e deve-se observar que, se para-raios 
de óxido metálico são usados para limitar sobretensões de frente lenta a um nível abaixo de 70 % 
do valor de 2 % da sobretensão fase-terra não controlada, as sobretensões fase-fase podem 
atingir cerca de duas vezes o nível de proteção fase-terra dos para-raios. As sobretensões fase-
fase consistirão então de duas componentes fase-terra, sendo a subdivisão mais frequente 1:1 [7] 
(ver 5.3.4.1). 
O valor máximo assumido da sobretensão fase-terra representativa é igual ao nível de proteção 
do para-raios: Urp = Ups.
Para a sobretensão fase-fase é o menor dos dois valores seguintes: duas vezes o nível de proteção 
ou o valor de truncamento das sobretensões fase-fase determinadas no Anexo C. Se for necessário 
limitar as sobretensões fase-fase a valores menores, para-raios adicionais entre fases devem ser 
instalados.
Em todos os casos, a aplicação de para-raios para controlar sobretensões de frente lenta deve 
considerar, na escolha da classificação apropriada de para-raios, o ciclo de serviço requerido 
e os requisitos de dissipação de energia.
4.3.4 Sobretensões	de	frente	rápida
4.3.4.1 Sobretensões	atmosféricas	afetando	linhas	aéreas
Sobretensões atmosféricas são causadas por descargas diretas nos condutores fase, por descargas 
disruptivas de retorno (back flashover), ou são induzidas por descargas atmosféricas à terra próximas 
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à linha. Os surtos induzidos devido às descargas atmosféricas geralmente causam sobretensões 
abaixo de 400 kV na linha aérea e são, assim, importantes somente para sistemas na faixa de tensões 
mais baixas. Devido à alta suportabilidade da isolação, descargas disruptivas de retorno são menos 
prováveis na Faixa 2 do que na Faixa 1 e são raras em sistemas de 500 kV e acima.
A forma de onda representativa das sobretensões atmosféricas é um impulso atmosférico normalizado 
(1,2 / 50 μs). A amplitude representativa é dada como um máximo assumido ou por uma distribuição 
de probabilidade de valores de crista em função da taxa de retorno das sobretensões.
4.3.4.2 Sobretensões	atmosféricas	afetando	subestações
4.3.4.2.1 Generalidades
Sobretensões atmosféricas em subestações e suas taxas de ocorrência dependem do:
 — desempenho a descargas atmosféricas das linhas aéreas conectadas a ela;
 — arranjo físico da subestação, seu tamanho e, em particular, do número de linhas conectadas 
a ela;
 — valor instantâneo da tensão de operação (no momento da descarga).
A severidade das sobretensões atmosféricas no equipamento da subestação é determinada pela 
combinação desses três fatores e diversas etapas são necessárias para assegurar uma adequada 
proteção. As amplitudes das sobretensões (sem limitação por para-raios) são usualmente muito altas 
para basear a coordenação do isolamento nestes valores. Em alguns casos, entretanto, e em particular 
em subestações conectadas por cabos, a autoproteção provida pela baixa impedância de surto 
dos cabos pode reduzir as amplitudes das sobretensões atmosféricas a valores baixos adequados 
(ver Anexo E).
Para isolamento fase-fase e longitudinal, o valor instantâneo da tensão de frequência fundamental 
nos terminais opostos deve ser considerado. Para isolamento fase-fase, pode-se assumir que 
os efeitos da tensão de frequência fundamental e o acoplamento entre os condutores da linha aérea 
se cancelam e o terminal oposto pode ser considerado como aterrado. Entretanto, para o isolamento 
longitudinal, este efeito de cancelamento não existe e a tensão de frequência fundamental deve ser 
considerada.
4.3.4.2.2 Descargas diretas
A falha de blindagem ocorre em um ponto aleatório da onda de tensão de frequência fundamental. 
O efeito da tensão de frequência fundamental no terminal oposto de uma isolação longitudinal deve 
ser considerada:
 — calculando as taxas de retorno das sobretensões atmosféricas para diferentes valores instantâneos 
da tensão de operação;
 — avaliando a probabilidade de falha da isolação para várias subdivisões em componentes. 
Usualmente, a soma das duas componentes é o parâmetro decisivo;
 — determinando a taxa de falha da isolação em função da soma da sobretensão atmosférica 
e do valor instantâneo da tensão de frequência fundamental;
 — aplicando o critério de desempenho a essa taxa de falha esperada para obter a soma necessária 
das duas componentes.
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Se esta soma é subdividida em uma componente de impulso atmosférico igual à sobretensão 
atmosférica fase-terra representativa e uma componente de frequência fundamental, esta última será 
menor que o valor de crista da tensão de operação fase-terra. Tem-se verificado que um fator igual 
a 0,7 pode serconsiderado adequado. Isto significa que, para falha da blindagem, é conveniente que 
a sobretensão longitudinal representativa seja composta da sobretensão atmosférica para a terra 
representativa em um terminal e 0,7 vez o valor de crista da tensão de operação fase-terra, com 
polaridade oposta, no outro.
4.3.4.2.3 Descargas disruptivas de retorno
Descargas disruptivas de retorno são mais prováveis de ocorrer na fase que, naquele instante, 
tem o mais alto valor de tensão de frequência fundamental de polaridade oposta. Isto significa que, 
para subestações, a sobretensão atmosférica longitudinal representativa deve ser igual à soma 
da sobretensão atmosférica fase-terra representativa em um terminal e o valor de crista da tensão 
de operação no outro (polaridade oposta).
4.3.4.3 Sobretensões	devido	às	operações	de	manobra	e	faltas
Sobretensões de manobra de frente rápida ocorrem quando o equipamento é conectado 
ou desconectado do sistema através de conexões curtas, principalmente em subestações. 
Sobretensões de frente rápida podem também ocorrer quando a isolação externa sofre uma disrupção. 
Estes eventos podem causar solicitações particularmente severas sobre isolações internas próximas 
(por exemplo sobre enrolamentos).
Embora se trate em geral de fenômenos oscilatórios, pode-se considerar, para propósitos 
de coordenação do isolamento, a forma da sobretensão representativa correspondente à de um impulso 
atmosférico normalizado (1,2/50 μs). Entretanto, atenção especial deve ser dada a equipamentos 
com enrolamentos por causa das altas solicitações entre espiras.
Os valores de crista máximos das sobretensões dependem do tipo e do comportamento 
do equipamento de manobra. Como os valores de crista das sobretensões são usualmente menores 
que aqueles causados por descargas atmosféricas, sua importância é restrita a casos especiais. 
Portanto, é tecnicamente justificável caracterizar a amplitude da sobretensão representativa pelos 
seguintes valores máximos (em p.u. de s 2 3U ):
 — manobra de disjuntor sem reacendimento: 2 p.u.;
 — manobra de disjuntor com reacendimento: 3 p.u.;
NOTA No chaveamento de cargas indutivas, alguns tipos de disjuntores de média tensão tendem 
a produzir múltiplos transitórios de interrupção de corrente, resultando em sobretensões de até 6 p.u., 
a menos que medidas apropriadas de proteção sejam tomadas.
 — manobra de secionador: 3 p.u.
Como a ocorrência simultânea de sobretensão de manobra de frente rápida em mais de uma fase 
é altamente improvável, pode-se assumir que sobretensões fase-fase maiores que as sobretensões 
fase-terra não existam. Para as últimas, o máximo valor assumido, previamente definido, pode ser 
usado para verificar a importância destas sobretensões. Se elas determinarem a tensão suportável 
de impulso atmosférico, investigações mais cuidadosas são recomendadas.
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4.3.4.4 Limitação	do	número	de	ocorrências	de	sobretensões	de	frente	rápida
Ocorrências de sobretensões atmosféricas podem ser limitadas por um projeto adequado das linhas 
aéreas. As seguintes considerações de projeto podem ser utilizadas:
 — para descargas diretas nos condutores: projeto adequado da blindagem com cabo guarda;
 — para descargas disruptivas de retorno: redução da impedância de pé de torre ou reforço 
da isolação;
 — utilização de para-raios de linha.
Em alguns casos, cruzetas aterradas ou centelhadores têm sido usados próximo às subestações, 
em uma tentativa de limitar a amplitude de sobretensões atmosféricas incidentes. Estas medidas, 
entretanto, tendem a aumentar a probabilidade de descargas na proximidade da subestação, com 
a consequente geração de surtos de frente rápida. Além disso, atenção especial deve ser dada 
à blindagem e ao aterramento das torres próximas à subestação para diminuir a probabilidade 
de descargas disruptivas de retorno neste local.
Uma vez que as torres de transmissão na Faixa 2 são mais altas e as distâncias entre fases são 
maiores do que aquelas na Faixa 1, descargas diretas nos condutores fase devem ser objeto de 
consideração na Faixa 2 mesmo com a existência de cabos para-raios, especialmente para sistemas 
acima de 550 kV
A severidade de sobretensões de frente rápida geradas por operações de manobra pode ser limitada 
pela seleção de equipamentos de manobra adequados (disjuntores livres de reacendimento, valor 
baixo da corrente que pode ser interrompida abruptamente, uso de resistores de fechamento ou de 
abertura, disjuntores com chaveamento controlado etc.).
4.3.4.5 Proteção	fornecida	por	para-raios	contra	sobretensões	de	frente	rápida
A proteção proporcionada por para-raios contra sobretensões de frente rápida depende do seguinte:
 — amplitude e forma da sobretensão;
 — característica de proteção do para-raios;
 — amplitude e forma da corrente através do para-raios;
 — impedância de surto e/ou capacitância do equipamento protegido,
 — distância entre o para-raios e o equipamento protegido, incluindo conexões à terra (ver Figura 3), e
 — número e impedância de surto das linhas conectadas.
Para proteção contra sobretensões atmosféricas, para-raios com as seguintes correntes de descarga 
nominais são geralmente aplicados:
 — para sistemas com Um na Faixa 1: 5 kA ou 10 kA;
 — para sistemas com Um na Faixa 2: 10 kA ou 20 kA.
Quando forem esperadas correntes, através do para-raios, maiores do que a corrente de descarga 
nominal, deve-se verificar se as correspondentes tensões residuais ainda provêm uma adequada 
limitação das sobretensões.
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Para a determinação da energia absorvida (devido à descarga atmosférica) pelos para-raios instalados 
em uma subestação, é usualmente suficiente assumir que a amplitude representativa da sobretensão 
atmosférica prospectiva atingindo a subestação é igual à tensão suportável estatística de impulso 
atmosférico de 50 %, de polaridade negativa, da linha áerea. Entretanto para determinar a energia 
total absorvida, deve-se considerar a possibilidade de que uma descarga atmosférica possa consistir 
de múltiplas descargas.
As características de proteção dos para-raios somente são válidas onde este estiver localizado. 
A limitação correspondente das sobretensões no local do equipamento a ser protegido deve, portanto, 
levar em conta a separação entre os dois locais. Quanto maior a distância de separação entre 
o para-raios e o equipamento protegido, menor é a eficiência da proteção para este equipamento e, 
de fato, a sobretensão aplicada ao equipamento aumenta acima do nível de proteção do para-raios 
com o aumento da distância de separação. Além disso, se o efeito devido ao comprimento do 
para-raios é desprezado na determinação de suas características de proteção, este comprimento 
deve ser adicionado ao comprimento dos condutores de conexão na determinação da limitação efetiva 
das sobretensões. Para para-raios de óxido metálico sem centelhadores o tempo de reação do próprio 
material pode ser desprezado e o comprimento do para-raios pode ser adicionado aos condutores 
de conexão.
Para uma estimativa simplificada da sobretensão representativa no objeto protegido, a Equação 1 
pode ser utilizada. Entretanto, para a proteção de transformadores, a Equação 1 deve ser usada 
com cautela porque uma capacitância superior a algumas centenas de picofarads pode resultar 
em sobretensões maiores.
2rp pl sU U St= + para 2pl sU St≥ (1)
2rp plU U= para 2pl sU St< (2)
onde
Upl é o nível de proteção a impulso atmosférico do para-raios (kV);
S é a taxa de crescimento da frente da onda incidente (kV/μs);
ts é o tempo de trânsito do surto de atmosférico determinado conforme a seguir:
st L c= (3)
onde
c é a velocidade da luz (300 m/μs);
L = a1 + a2 + a3 + a4 distâncias conforme