A Qualidade em Energia

Seminário

11 Conceitos e procedimentos

Proteção contra descargas atmosféricas em equipamentos de telecomunicações

As principais características das descargas atmosféricas podem ser resumidas conforme os seguintes dados:

• Picos de corrente podem exceder 200 kA com tempos de ocorrência de 10 ms até 350 ms;

• Surtos múltiplos ocorrem em 70% das situações de impacto direto. Isto é um fenômeno comum, no qual até 20 reincidências, com intervalos de 10 ms a 200 ms, podem seguir a descarga principal;

• Correntes de 200 A até 500 A, com duração de 1 s a 2 s, também podem ocorrer.

Os transmissores e repetidores dos sistemas de rádio. Frequentemente situados em lugares altos devido às melhores condições de propagação, são muito vulneráveis aos efeitos dos raios e transientes de sobretensão. As antenas são localizadas no topo de elevações naturais ou de construções, e esse é o caminho mais curto para a descarga alcançar a terra.

Não existe uma tecnologia que elimine completamente os riscos, de raios e transientes de sobretensão. O que pode ser feito é a aplicação de um conjunto de dispositivos e procedimentos que minimizam estes riscos.

Captura da incidência direta do raio

A área mais vulnerável à incidência direta do raio é localizada no ponto mais alto da estrutura, tal como torres de antenas e grandes antenas parabólicas. Nesses pontos, devem ser instalados para-raios para atrair a incidência direta e, através de um condutor apropriado, conduzi-la de modo seguro para o sistema de terra.

Atualmente, para-raios especialmente projetados podem interceptar a descarga de maneira mais rápida que o Franklin convencional. Eles são projetados para tirar vantagem da formação de corona e efeitos de cargas ionizadas que antecedem (tempos de ms) a descarga principal.

Um desses novos tipos de para-raios utiliza uma esfera que atua normalmente de modo passivo. Na fração de tempo anterior à descarga principal (também chamada líder), o dispositivo torna-se ativo através de um acoplamento capacitivo e pode absorver energia, interceptar e capturar a descarga líder.

Condução segura da corrente principal

Após a captura da descarga líder com um ponto específico, é necessário transportar de forma segura esta energia para a terra. Também é necessário minimizar a incidência de correntes induzidas nos condutores periféricos que interligam os equipamentos. Isto é feito com a utilização de um condutor especialmente dimensionado conforme as normas de proteção.

Eliminar enlaces de terra e dissipar a energia

Um sistema de aterramento com baixa impedância é essencial para dissipar a energia da descarga na terra. Principais considerações sobre o sistema de aterramento:

• Cada elemento do sistema (rede elétrica, para-raios, linhas de sinal e equipamentos) deve ter sua conexão com o terra e todos eles devem estar conectados ao mesmo sistema de aterramento;

• Como o raio é um evento de alta frequência, o elemento crítico a ser considerado é a impedância e não a resistência;

• o uso de técnicas de aterramento radial cruzado (malha de terra) possibilita a rápida dissipação da energia e reduz o perigo de o potencial de passo afetar equipamentos ou pessoas;

• Hastes de aterramento feitas com cobre tratado eletroliticamente e aço inoxidável propiciam um ancoramento de terra apropriado para a maioria das aplicações. Chapas metálicas, fitas e malhas especiais para aterramento são utilizadas em plantas industriais e subestações de eletricidade;

• Componentes especiais podem ser utilizados para melhorar (baixar) a impedância do aterramento em locais onde a resistividade da terra é alta, tal corno áreas pedregosas e arenosas. Estes componentes reduzem a impedância do terra em até 50% quando usados em hastes e fitas, não contaminam o solo nem as águas subterrâneas;

A utilização de rede de terra pré-fabricada para sinal de referência de baixa impedância, também chamado de SRG (Signal Reference Grid), é recomendada para criar um plano equipotencial em aplicações de alta frequência e baixa tensão, tais como computador, telemetria e telecomunicações.

Um sistema de terra efetivo também é importante quando as torres estão situadas no topo de construções.

É. recomendada a utilização de SRG e também que um único sistema de terra integre o SRG, a torre, os dispositivos de proteção e, estrutura metálica da construção.

Proteção contra distúrbios introduzidos pela rede elétrica

Além do sistema de proteção contra incidência direta de descargas, os equipamentos devem ser protegidos contra os surtos que incidem através da rede elétrica externa e os transientes de sobretensão provenientes das linhas de distribuição elétrica próximas da instalação.

O grampeamento e filtragem desses transientes, na entrada da instalação, é essencial para evitar danos provisórios ou permanentes nos equipamentos. Para isso, é necessário limitar as tensões residuais para o nível de imunidade interna do equipamento.

A utilizarão conjunta do TVSS e filtros passa-baixas permitem a redução das tensões residuais e também as taxas de corrente e tensão incrementais.

 Filtro de redução de surto (SRF – Surge Reduction Filter) propicia a atenuação de surtos e a filtragem dos transientes para os equipamentos eletrônicos.

Contra os surtos que incidem através da rede elétrica externa e os transientes de sobretensão provenientes das linhas de distribuição elétrica próximas da instalação.

Proteção contra distúrbios introduzidos pelo meio de transmissão

O dispositivos CSP (Coaxial Surge Protector) protegem contra surtos e transientes que incidem através dos cabos coaxiais de antenas nos equipamentos de transmissão e telemetria.

O CSP é constituído por tubos de gás ou stubs (um comprimento do próprio cabo coaxial) de quarto de onda. Sua capacidade de proteção atinge 50 W e operam em frequências até 3 GHz.

As linhas de sinais internas da instalação também devem ser protegidas com dispositivos apropriados. Os transientes que incidem nestas linhas podem danificar os equipamentos da instalação.