EN IEC 60099 Recomendações para Para-raios

A norma “EN IEC 60099 Recomendações para para-raios”, desenvolvida pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) e posteriormente publicada como norma europeia no âmbito dos esforços de harmonização, é composta pelas seguintes subseções publicadas sob o mesmo título:

• A norma “EN IEC 60099-1 Parte 1: Protetores contra surtos resistivos não lineares do tipo intervalar para sistemas de corrente alternada” descreve os requisitos e métodos de ensaio para um tipo específico de protetor contra surtos (protetor contra raios) utilizado em sistemas de corrente alternada (CA). Essencialmente, esta norma aplica-se a protetores contra surtos constituídos por um ou mais resistores não lineares (tipicamente à base de carboneto de silício em modelos mais antigos) em série com um ou mais centelhadores (modelo intervalar). Estes dispositivos protegem equipamentos elétricos contra sobretensões causadas por raios ou surtos de manobra.

Esta norma foi descontinuada. Ela foi amplamente substituída por normas modernas para protetores contra surtos de óxido metálico sem centelhador (principalmente abordadas na norma EN IEC 60099-4, que utiliza varistores de óxido de zinco sem centelhador e é atualmente a norma ativa e dominante para a maioria dos protetores contra surtos de alta tensão).

Os protetores contra surtos modernos (especialmente os de média e alta tensão) são quase inteiramente do tipo de óxido metálico sem centelhador e foram testados de acordo com a norma EN IEC 60099-4. A norma EN IEC 60099-1 permanece válida apenas para protetores contra surtos mais antigos ou para fins de referência.

• A norma “EN IEC 60099-2 Parte 2: Para-raios do tipo spray” aplica-se a para-raios do tipo spray (para-raios de spray). Estes são uma classe específica de dispositivos de proteção contra surtos, constituídos por uma ou mais centelhadoras em série com uma câmara de arco (normalmente contendo fibra ou materiais geradores de gás). Quando ocorre um surto, as centelhadoras saltam e o arco resultante expele gases quentes para extinguir a corrente e interromper a corrente subsequente em sistemas de distribuição. Eram utilizados principalmente para proteger linhas aéreas de média tensão e equipamentos contra descargas atmosféricas.

Tipo de resistor: Design ventilado (com saída de gás). Difere dos resistores não lineares intermitentes (norma EN IEC 60099-1) ou dos resistores de óxido metálico contínuos modernos (norma EN IEC 60099-4).

Esta norma foi retirada e não é mais utilizada ativamente em novos projetos. Os para-raios de drenagem estão em grande parte obsoletos e foram substituídos por para-raios de óxido metálico contínuos, mais confiáveis ​​e que não requerem manutenção.

• A norma “EN IEC 60099-4 Parte 4: Protetores contra surtos de óxido metálico sem centelhador para sistemas de corrente alternada” aplica-se a protetores contra surtos resistivos de óxido metálico não lineares sem centelhador, projetados para limitar as flutuações de tensão em circuitos de corrente alternada (CA) com uma tensão máxima do sistema de pelo menos 1 kV. Esta norma abrange os requisitos, a classificação, os valores, os ensaios (tipo/projeto, rotina, aceitação) e os critérios de desempenho para esses modernos protetores contra surtos utilizados para proteger equipamentos contra descargas atmosféricas e sobretensões de manobra em aplicações de distribuição, transmissão e subestações.

Na última atualização desta norma, o antigo sistema de classificação de descarga de linha foi substituído por uma nova classificação de processamento de energia/carga baseada em:

• Taxa de transferência de carga repetida
• Nível de energia térmica
• grau de transferência de carga térmica

Isso reflete melhor as tensões reais a que os varistores de óxido metálico são submetidos.

Esta norma foi harmonizada no âmbito das diretivas relevantes da UE (por exemplo, a diretiva de baixa tensão, no que diz respeito aos seus aspetos aplicáveis) e é a principal referência na Europa para protetores contra surtos de óxido metálico sem folga.

Quase todos os novos protetores contra surtos fabricados e instalados em todo o mundo (especialmente aqueles com tensão de pelo menos 1 kV) estão em conformidade com a norma EN IEC 60099-4.

• A norma “EN IEC 60099-5 Parte 5: Recomendações para seleção e aplicação” fornece orientações informativas, recomendações e informações básicas (não requisitos obrigatórios) para a seleção, aplicação, instalação e coordenação de protetores contra surtos em sistemas de corrente alternada trifásicos com tensões nominais acima de 1 kV. Esta norma abrange:
• Protetores contra surtos de óxido metálico sem folga, em conformidade com a norma EN IEC 60099-4.
• Protetores contra surtos com configurações de isolamento em série e em paralelo, com tensão nominal máxima de 52 kV, de acordo com a norma EN IEC 60099-6.
• Protetores externos de óxido metálico com centelhador em série para linhas aéreas, em conformidade com a norma EN IEC 60099-8.

As principais áreas de conteúdo são as seguintes:

• Tensões de sobretensão no sistema (raios, manobras de comutação, sobretensão transitória)
• Seleção da tensão de proteção: tensão de operação contínua, tensão nominal, MCOV, níveis de proteção
• Gestão de energia e considerações térmicas (incluindo fórmulas para requisitos de transferência de energia/carga em conformidade com a classificação da norma EN IEC 60099-4)
• Capacidade de sobretensão transitória
• Coordenação com isolamento de equipamentos
• Aspectos de instalação (montagem, contaminação, altura, cargas mecânicas)
• Exemplos de aplicação para distribuição, transmissão, subestações e para-raios de linha.
• Avaliação de riscos para a identificação de modos de falha e zonas de proteção.

Esta norma é meramente consultiva, mas é amplamente referenciada em especificações, concursos e práticas de engenharia em toda a Europa e no mundo.

• A norma “EN IEC 60099-6 Parte 6: Protetores contra surtos com configurações de espaçamento em série e em paralelo - Tensão do sistema até 52 kV” descreve os requisitos e procedimentos de teste para protetores contra surtos do tipo resistor de óxido metálico não linear com espaçamento entre faíscas (configurações de espaçamento em série e em paralelo) projetados para limitar as flutuações de tensão em circuitos de energia de corrente alternada (CA) com uma tensão máxima do sistema de pelo menos 1 kV e até 52 kV.

Esta norma abrange principalmente protetores contra surtos de óxido metálico do tipo cavidade, alojados em invólucros de porcelana ou polímero. Esses projetos são usados ​​para proteger equipamentos contra descargas atmosféricas e sobretensões de manobra em redes de distribuição de média tensão e oferecem vantagens em certas aplicações, como maior capacidade de suportar surtos transitórios ou processamento de energia, em comparação com os tipos sem cavidade.

A classificação baseia-se no seguinte:

• Taxa de transferência de carga repetida
• Nível de energia térmica
• grau de transferência de carga térmica
• A norma “EN IEC 60099-8 Parte 8: Protetores de sobretensão de óxido metálico com intervalo em série externo (EGLA) para linhas aéreas” descreve os requisitos e procedimentos de teste para para-raios de linha com intervalo externo (EGLA). Estes são protetores de sobretensão de óxido metálico compostos pelos seguintes componentes:
• Uma unidade varistor em série composta por resistores não lineares de óxido metálico, encapsulados em um invólucro de polímero ou porcelana.
• Em condições normais, um entreferro externo em série (espaço de faísca) isola a unidade varistor em série da linha.

Os para-raios de espaçamento externo são montados em paralelo com os isoladores em linhas aéreas de transmissão e distribuição (sistemas CA acima de 1 kV) para proteger o conjunto de isoladores apenas contra surtos induzidos por descargas atmosféricas. O espaçamento externo é projetado para suportar sobretensões de manobra e sobretensões transitórias, garantindo que o protetor atue principalmente contra surtos de descargas atmosféricas (alta inclinação, curta duração). Não é projetado para proteção contra surtos de manobra ou para aplicações em subestações.

As principais características e diferenças em relação a outros produtos de proteção são as seguintes:

• Ao contrário dos protetores de estação/distribuição sem gap (EN IEC 60099-4), o gap externo prolonga a vida útil e reduz a corrente de fuga, evitando a tensão contínua nos resistores MO.
• O projeto concentra-se na capacidade de descarga de raios por meio de testes repetitivos de taxa de transferência de carga, processamento de energia e coordenação de faíscas na cavidade.
• A norma “EN IEC 60099-9 Parte 9: Para-raios em estações conversoras HVDC” aplica-se a para-raios do tipo resistor de óxido metálico não linear sem centelhador, especificamente projetados para limitar sobretensões em estações conversoras de corrente contínua de alta tensão. Esta norma abrange:
• Sistemas CC de alta tensão com dois terminais, múltiplos terminais e conectados em série, com tensões de operação de até mais/menos 1100 kV.
• Suportes com corpo de porcelana, corpo de polímero e invólucro metálico com isolamento a gás, utilizados em barramentos CC, suportes de cabos/linhas CC ou circuitos de filtro CA.
• Suportes expostos a tensões de corrente contínua (CC), incluindo inversões de polos (mesmo as pouco frequentes).

Os suportes para conversores com fonte de tensão estão excluídos deste escopo. Os suportes no lado CA da estação conversora são testados de acordo com a norma EN IEC 60099-4. Os suportes em filtros CA atendem a esta norma devido às tensões harmônicas.

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