Para-raios em Linhas de Transmissão de Energia Elétrica

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Graduação em Engenharia Elétrica – Ênfase em Telecomunicação e Automação

Para-raios em linhas de Transmissão de Energia Elétrica

Apolaco Pejão de Moraes

Poços de Caldas

2010

Para-Raios em Linhas de Transmissão: Tipos, funcionamento e melhorias.

Apolaco Pejão de Moraes

Resumo

As linhas de transmissão são extremamente necessárias nos dias de hoje. São as linhas de transmissão que levam para centenas de consumidores a energia elétrica. Para que a energia elétrica chegue até o consumidor ela percorre milhares de quilômetros e estão sujeitas em seu percurso de várias ações da natureza, como é o caso de raios. Enfim, as linhas de transmissão necessitam e devem ter em sua infraestrutura a instalação de para-raios para que possa obter melhor qualidade e garantia de serviço. As descargas atmosféricas é a grande vilã das linhas de transmissão sendo a responsável por quase todos os desligamentos não programados da linha. Neste artigo serão expressos os meios mais utilizados para diminuir os desligamentos das linhas de transmissão, o funcionamento dos para-raios para linhas de transmissão assim como as melhorias que podem ser empregadas para que alcance melhor qualidade de proteção.

Palavra-Chave: Linha de transmissão. Para-raios. Descargas atmosféricas.

1. INTRODUÇÃO

SPDA (Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas) é uma tecnologia para a proteção de infraestrutura de escolas, hospitais, indústrias de risco, prédios comerciais, e porque não dizer para proteção das pessoas que ocupam estes espaços.

A existência de um para-raios em uma construção não quer dizer que não possa acontecer acidentes com as pessoas, equipamentos ou até mesmo com o prédio, seja por projetos mal dimensionados, ou por falhas do próprio sistema, já que como qualquer outra tecnologia esta sujeita a falhas.

Por este motivo os SPDAS vêm recebendo uma grande evolução ao longo dos anos, tentando minimizar ainda mais estas possíveis falhas. Além da proteção aos seres humanos e diversos tipo de estruturas, há uma preocupação de proteger a disponibilidade de certos serviços, quase indispensáveis em nossa vida contemporânea, como, por exemplo, a energia elétrica.

A energia elétrica é gerada nas usinas e percorre quilômetros de distância até as cidades onde são distribuídas aos consumidores finais, tais com indústrias e residências.

Nesses milhares de quilômetros de linhas de transmissão de energia elétrica, um dos principais dispositivos que mantém seu pleno funcionamento livre de influências externas é os para-raios. Os para-raios trabalham de forma a evitar que as descargas atmosféricas influenciem em seu funcionamento e em desligamentos não programados da linha. Segundo o Instituto Eletrotécnico e Energia a USP (Universidade de São Paulo), 70% dos desligamentos ocorridos em linhas de transmissão e energia elétrica são feitos por descargas atmosféricas.  

Nos dias atuais um desligamento não programado de uma linha de transmissão causado por descargas atmosféricas pode acarretar em uma despesa enorme principalmente nos centros industriais, comerciais e da própria linha de transmissão. As multinacionais, por exemplo, possuem grandes máquinas e poderosas ferramentas que tem valores altíssimos, que se desligadas ou sofrendo oscilações na tensão podem trazer prejuízos enormes aos seus proprietários. O processo de fabricação nas indústrias pode ser interrompido, e para que este processo volte a ficar em pleno funcionamento muita matéria prima será perdida além do tempo sem produção.

No presente artigo serão discutidos fatores que contribuem para desligamentos de linhas de transmissões. Serão citados alguns componentes que compõem uma linha, como e onde são utilizados e como podem ajudar a manter a qualidade da energia que propaga na linha de transmissão.

Serão ainda abordados os tipos de proteção existentes para as linhas de transmissão, com suas respectivas vantagens e desvantagens.

No capítulo 2 a seguir, será feito um levantamento bibliográfico do surgimento dos para-raios, como são formado as descargas atmosféricas e quais são os tipos de descargas que existem.  Mais adiante no capítulo 3 entenderemos como são feitos os monitoramentos das descargas atmosféricas no Brasil, quais são os órgãos responsáveis pelo monitoramento e serão apresentadas algumas equações para se calcular de que forma agem os raios em incidências diretas e indiretas, com e sem uso de cabos para-raios nas linhas de transmissão de energia elétrica. O capitulo 4 retrata os tipos de para-raios existentes, quais suas vantagens e desvantagens e como cada tipo de para-raio age na decorrência de uma descarga atmosférica na linha de transmissão.  No capítulo 5 têm-se quais as melhorias que podem ser feitas nas linhas de transmissão para que a energia elétrica chegue com qualidade para o consumidor, além de proteger fisicamente a linha de transmissão de danos decorrentes das descargas atmosféricas. Por fim, nos capítulos 6 e 7 tem-se qual conclusão chegamos após estes estudos e quais as referências bibliográficas foram utilizadas.

1. Justificativa

Este trabalho justifica-se por buscar esclarecer as funções, aplicações e limitações de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas em linhas de transmissão de energia elétrica.

2. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO

2.1 Histórico

As descargas atmosféricas são absolutamente imprevisíveis e aleatórias, tanto nas suas características elétricas, intensidade de corrente, tempo de duração etc, quanto aos efeitos destruidores decorrentes da sua incidência. Por isso atualmente encontramos facilmente para-raios em linhas de transmissão, casas, escolas, hospitais etc. As proteções contra descargas atmosféricas surgiram com Benjamin Franklin (1706 – 1790) que iniciou o estudo deste fenômeno cientificamente. Franklin nasceu em Boston e gostava muito de ciências, música e principalmente de eletricidade.