Devido à utilização de fontes renováveis de energia, o atual processo de transição energética está baseado em tecnologias e não em combustíveis. Por isso, às vulnerabilidades de sistemas de geração de energia, como a eólica e a solar fotovoltaica, devem ser avaliadas já na fase de projeto.
Os sistemas de geração eólica e solar fotovoltaica (SFV) são vulneráveis às descargas atmosféricas diretas, em suas estruturas, e indiretas, alcançando suas instalações elétricas (imagem 1). Além de danificar permanentemente as linhas de energia e sinal, incluindo seus Equipamentos de Tecnologia da Informação (ETI), sobretensões transitórias e correntes de surto interrompem o fornecimento de energia, podendo também acelerar a degradação de componentes eletrônicos. Por esse motivo, todo projeto de instalações elétricas deve prever as Medidas de Proteção contra Surtos (MPS) indicadas na parte 4 da norma técnica ABNT NBR 5419-4:2015 Versão Corrigida:2018 Proteção contra descargas atmosféricas Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura.
Imagem 1. Módulos Fotovoltaicos
Transições Energéticas.
Transições energéticas são processos progressivos de alterações na composição das fontes primárias de energia dominantes, as substituindo por outras capazes de fornecer trabalho com mais eficiência. Neste processo ocorrem mudanças nos padrões de uso de energia da sociedade, afetando qualquer etapa desse processo, normalmente várias delas.
Para os profissionais da área elétrica, o atual processo de transição energética significa possibilidades e desafios, porque nele a eletricidade deixa de ser principalmente um meio de transporte de energia, para ser também fonte primária e uso final. Por isso é necessário não só gerar, transportar e converter a energia elétrica, mas também proteger os sistemas que desempenham essas funções.
As Medidas de Proteção contra Surtos.
Para evitar que as sobretensões transitórias e as correntes de surto se propaguem pelas instalações elétricas e alcancem os equipamentos eletroeletrônicos devem ser especificadas criteriosamente nos projetos elétricos todas as MPS, que são:
1) Aterramento e equipotencialização.
2) Blindagem e roteamento de cabos.
3) Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS).
4) Interfaces isolantes.
Sendo as MPS indicadas nos itens 1 e 2 parte da infraestrutura de uma instalação elétrica, a proteção contra surtos não significa um aumento significativo de custos em um empreendimento, na verdade sendo um investimento na sua confiabilidade, eficiência e segurança. Mesmo a utilização de cabos de fibra ótica, uma forma de interface isolante, apresenta um retorno positivo, porque reduz as perturbações nas comunicações.
Dispositivos de Proteção contra Surtos.
OS DPS são chaves elétricas controladas pela tensão em seus terminais, que limitam as sobretensões transitórias e desviam as correntes de surto no ponto onde são instalados (imagem 2). Divididos em três classes ou tipos (I, II e III), eles são posicionados segundo o conceito de Zonas de Proteção contra Raios (ZPR) conforme o item 4.3 da norma técnica ABNT NBR 5419:2015 Versão corrigida 2018.
Imagem 2. DPS de energia FV
Fonte. Embrastec.
Para proteger a instalação, os DPS utilizam componentes não lineares, centelhadores, varistores e diodos, separados ou associados, para conduzir correntes de altíssima intensidade e curtíssima duração, limitando a tensão em seus terminais em valores que a instalação pode suportar.
Responsabilidade pelos DPS.
A especificação dos DPS é responsabilidade do projetista da instalação, que deve considerar a proteção das linhas de energia e de sinal. Para isso, ele necessita trabalhar em conjunto com todos os envolvidos no projeto do empreendimento, incluindo os fornecedores de equipamentos como inversores solares, rastreadores e transmissores.
Como usinas fotovoltaicas ou aerogeradores podem começar a funcionar sem a proteção de DPS, a instalação desses dispositivos pode não ser prevista ou eles podem ser especificados de forma equivocada. Nesse caso o empreendimento funcionará desprotegido, sujeito aos surtos de tensão ou corrente que podem causar grandes prejuízos para ele.
Por isso, SFV, aerogeradores, luminárias LED e carregadores de veículos elétricos são exemplos de sistemas onde a proteção contra surtos é indispensável, principalmente em locais com alta incidência de descargas atmosféricas. Qualquer medida de proteção é sempre preventiva, não sendo possível proteger a posteriori algo que já foi danificado.
Além disso, mesmo que o sistema não seja total ou parcialmente destruído, mas apenas interrompido, os prejuízos causados pela sua interrupção podem ser superiores aos valores dos próprios equipamentos danificados.
Por esse motivo, a instalação de DPS além de uma questão técnica, torna-se também um fator econômico.
Eficácia dos DPS.
Um DPS deve responder aos aumentos de tensão em seus terminais antes que ela ultrapasse o valor da suportabilidade da instalação, de parte dela ou dos equipamentos protegidos. Após a tensão voltar ao estado normal, o DPS retornará ao seu estado inicial, como uma chave aberta, com alta impedância. Além do tempo de atuação, o dispositivo deve conduzir, quando atuar, correntes de alta intensidade.
Pelo exposto, o projeto, desenvolvimento e fabricação de um DPS necessita muito investimento, em máquinas, laboratórios e principalmente capital humano. No Brasil a Embrastec fornece DPS há mais de 30 anos, atualmente em sua fábrica em Ribeirão Preto, onde situa-se o seu laboratório de alta tensão (imagem 3), empregando mais de 150 funcionários, entre eles vários engenheiros e técnicos.
Imagem 3. Laboratório de alta tensão da Embrastec.
Para que os seus DPS atuem conforme o esperado, sendo especificados, instalados e mantidos corretamente, a Embrastec possui equipes de qualidade, suporte técnico e pós venda, além de um time especializado de vendedores e representantes comerciais. Neste caso o produto é um dispositivo elétrico, mas a entrega é a proteção contra surtos para a redução da vulnerabilidade das instalações eletroeletrônicas.
Inevitavelmente o futuro é elétrico, sendo promissor para quem entender todos as questões técnicas envolvidas. Entre elas encontra-se a proteção contra surtos, uma área da engenharia elétrica fundamental para a confiabilidade, eficiência e segurança das instalações elétricas. Engenheiros eletricistas, técnicos em eletricidade e eletricistas devem aumentar o seu conhecimento sobre os DPS, para isso contando com o apoio de empresas como a Embrastec, que investem em artigos técnicos, palestras e treinamentos, para difundir o conhecimento sobre a proteção contra surtos.
