5kA vs. Pára-raios 10kA: Como escolher a classificação correta?

Ao selecionar um pára-raios de óxido metálico para uma rede de distribuição de energia ou projeto de subestação, uma das dúvidas que os engenheiros frequentemente encontram é se devem escolher um modelo de 5kA ou 10kA.

À primeira vista, a diferença parece óbvia. Um pára-raios de 10kA tem uma corrente de descarga nominal mais alta do que um modelo de 5kA. Isso automaticamente o torna a melhor escolha?

Não necessariamente.

A classificação apropriada depende das condições esperadas de descarga atmosférica, da configuração da rede, dos requisitos de tratamento de energia e do nível de proteção exigido pelo equipamento.

Para compradores de equipamentos elétricos, empreiteiros de EPC e concessionárias de energia, compreender essas diferenças é essencial antes de solicitar orçamentos ou aprovar uma proposta técnica.

O que significa a corrente de descarga nominal?

A corrente de descarga nominal, comumente representada por In , é um importante parâmetro de classificação para pára-raios de óxido metálico.

Representa o valor de pico de um impulso de corrente atmosférica padrão de 8/20 μs usado para classificar o pára-raios.

Em termos práticos:

• Um pára-raios de 5kA tem uma corrente de descarga nominal de 5.000A.

• Um pára-raios de 10kA tem uma corrente de descarga nominal de 10.000A.

No entanto, estes valores não devem ser interpretados como a corrente máxima de descarga atmosférica que o pára-raios pode suportar.

O desempenho real de um pára-raios também depende do projeto interno do resistor de óxido metálico, das características da tensão residual, da capacidade de transferência de carga e do desempenho de absorção de energia.

Uma classificação de 10kA indica, portanto, uma classificação diferente e requisitos de desempenho associados, em vez de simplesmente significar que o produto é duas vezes mais potente que um modelo de 5kA.

Pára-raios de 5kA vs. 10kA: Quais são as principais diferenças?

Ambas as classificações são usadas na proteção do sistema de potência, mas estão associadas a diferentes requisitos de aplicação.

Em redes de distribuição de média tensão, os modelos de 5kA são comumente considerados para aplicações onde o estresse elétrico esperado e os requisitos de desempenho especificados estão dentro da capacidade de projeto do pára-raios selecionado.

Um modelo de 10kA pode ser especificado quando se aplicam requisitos de corrente de descarga ou de manejo de energia mais elevados, ou quando a especificação técnica da concessionária exige uma classificação mais elevada.

O sistema de classificação IEC também fornece um contexto útil.

De acordo com a IEC 60099-5:2018, os seguintes valores nominais de corrente de descarga estão associados a diferentes classes de pára-raios:

Isto ilustra um ponto importante: a corrente de descarga nominal por si só não define a classificação completa de desempenho de um pára-raios. Outros parâmetros, incluindo transferência de carga e classificações de energia térmica, também devem ser considerados.

Quando um pára-raios de 5kA é adequado?

Um pára-raios de 5kA é frequentemente considerado para aplicações de distribuição de média tensão onde as condições esperadas de descarga atmosférica e os requisitos de energia são compatíveis com seu projeto.

Considerações típicas incluem:

• Redes convencionais de distribuição de média tensão.

• Proteção de transformadores de distribuição.

• Linhas aéreas de distribuição com configurações de rede adequadas.

• Projetos cujas especificações de utilidade permitem pára-raios de 5kA.

Para muitas aplicações de distribuição, um pára-raios de 5kA selecionado corretamente pode fornecer a proteção necessária sem especificar desnecessariamente uma corrente de descarga nominal mais alta.

A chave é confirmar as condições elétricas reais e os dados de desempenho do fabricante, em vez de selecionar um modelo baseado apenas na sua corrente nominal.

Quando você deve considerar um pára-raios de 10kA?

Vale a pena considerar um pára-raios de 10kA quando o projeto exigir uma classificação de corrente de descarga nominal mais alta ou um desempenho elétrico mais exigente.

Por exemplo, os engenheiros podem especificar modelos de 10kA para:

• Aplicações de proteção de subestações.

• Redes de distribuição com maiores tensões esperadas de descargas atmosféricas.

• Instalações que envolvem requisitos exigentes de energia de surto.

• Projetos com especificações técnicas específicas de utilidade ou EPC.

Sistemas de linhas conectadas mais longas, instalações de bancos de capacitores e outras características da rede também podem influenciar a função exigida do pára-raios.

É importante avaliar essas condições em conjunto. Uma maior exposição a raios não determina automaticamente a classificação correta sem considerar o projeto completo da rede.

Um pára-raios de 10kA sempre oferece melhor proteção?

Esta é uma questão particularmente importante para engenheiros de compras.

Uma corrente de descarga nominal mais alta não significa automaticamente uma tensão residual mais baixa ou melhor proteção para cada aplicação.

O desempenho de proteção real deve ser avaliado utilizando as características tensão-corrente do pára-raios e sua relação com a capacidade de resistência do isolamento do equipamento protegido.

Por exemplo, ao comparar dois produtos, os compradores não devem simplesmente comparar a tensão residual medida em 5kA em um modelo com a tensão residual medida em 10kA em outro. Esses valores são medidos sob diferentes condições de corrente.

Uma comparação mais significativa deve considerar a tensão residual na mesma corrente de descarga especificada, juntamente com o nível de proteção relevante contra impulsos atmosféricos.

A tensão suportável ao impulso atmosférico (LIWV) do equipamento também deve ser considerada.

Se o nível de proteção do pára-raios for muito alto em relação à capacidade de isolamento do transformador ou do conjunto de manobra, a coordenação de proteção necessária poderá não ser alcançada.

Além disso, o comprimento dos condutores de ligação entre o pára-raios e o equipamento protegido pode influenciar a tensão que aparece nos terminais do equipamento.

Portanto, escolher um pára-raios não é simplesmente selecionar o número maior.

Cinco fatores a serem verificados antes de selecionar 5kA ou 10kA

Antes de tomar uma decisão de compra, os engenheiros devem olhar além da corrente nominal de descarga.

1. Tensão do sistema e tensão operacional contínua

A tensão nominal (Ur) e a tensão máxima de operação contínua (Uc) devem ser selecionadas de acordo com a tensão mais alta do sistema, condições de aterramento e sobretensões temporárias esperadas.

Um Uc ou Ur selecionado incorretamente pode resultar em estresse elétrico excessivo durante a operação normal ou em condições de falha à terra.

2. Exposição a raios e configuração de rede

A incidência de raios, a configuração da linha aérea, a blindagem, as condições de aterramento, os comprimentos das linhas conectadas e o número de linhas conectadas podem influenciar a corrente de descarga esperada através de um pára-raios.

Esses fatores ajudam os engenheiros a determinar se uma classificação de 5kA ou 10kA é apropriada.

3. Capacidade de transferência de energia e carga

A corrente de descarga nominal é apenas parte da avaliação de desempenho.

Dependendo da classificação aplicável e dos requisitos do projeto, os engenheiros também devem revisar a classificação de transferência de carga repetitiva (Qrs), a classificação de transferência de carga térmica (Qth) e a classificação de energia térmica (Wth).

Estes parâmetros são particularmente importantes quando a instalação está exposta a esforços eléctricos exigentes.

4. Tensão residual e coordenação de isolamento

O nível de proteção contra impulsos atmosféricos do pára-raios deve ser coordenado com o nível de resistência de isolamento do transformador, painel ou outro equipamento elétrico protegido.

Deve ser mantida uma margem de proteção adequada de acordo com os requisitos de coordenação de isolamento aplicáveis.

5. Padrões aplicáveis ​​e especificações de utilidade

A IEC 60099-4 aborda requisitos e testes de pára-raios de óxido metálico sem intervalos, enquanto a IEC 60099-5 fornece recomendações de seleção e aplicação.

A especificação do projeto também pode definir a classe necessária do pára-raios, a corrente de descarga nominal, a capacidade energética, a construção do alojamento e os requisitos de testes adicionais.

Verifique sempre a edição padrão aplicável e as especificações técnicas do cliente antes de confirmar o modelo final.

O que você deve incluir ao solicitar uma cotação de pára-raios?

Um motivo comum para atrasos durante o esclarecimento técnico é que a consulta inicial especifica apenas a tensão do sistema e a corrente nominal de descarga.

Para uma recomendação de produto mais precisa, é útil fornecer as seguintes informações:

Caso alguns parâmetros elétricos ainda não estejam disponíveis, você ainda pode enviar a tensão do sistema, aplicação de instalação e especificação do projeto. O fabricante pode então revisar as informações e identificar os parâmetros adicionais necessários para a seleção.

DGG Power: Soluções para pára-raios de óxido metálico de 5kA e 10kA

A DGG Power fornece pára-raios de óxido metálico para aplicações de distribuição e transmissão de energia de média e alta tensão.

Nossa seleção de produtos inclui diferentes classificações de pára-raios, estruturas e configurações de instalação para atender aos diversos requisitos do projeto.

A documentação de seleção de produtos DGG inclui modelos de corrente de descarga nominal de 5kA e 10kA em diferentes níveis de tensão e categorias de aplicação.

Dependendo do modelo selecionado, os clientes podem discutir:

• Pára-raios tipo distribuição e tipo estação.

• Diferentes combinações de tensão nominal e tensão de operação contínua.

• Configurações alojadas em polímero e alojadas em porcelana.

• Diferentes estruturas de instalação e acessórios.

• Documentos técnicos específicos do modelo e relatórios de teste de tipo disponíveis.

A disponibilidade de relatórios técnicos e configurações específicas deve ser confirmada em relação ao modelo real cotado.

Em vez de recomendar um modelo de 10kA simplesmente porque sua classificação é mais alta, a DGG Power visa compreender os requisitos elétricos do cliente e identificar uma configuração de produto adequada.

Explore nosso Gama de produtos de pára-raios de óxido metálico para saber mais sobre os produtos disponíveis.

Perguntas frequentes

Um pára-raios de 10kA é duas vezes mais potente que um pára-raios de 5kA?

Não. Os valores representam diferentes classificações de corrente de descarga nominal com base no pico de um impulso de 8/20μs. O desempenho geral também depende do projeto do pára-raios, da capacidade de transferência de energia e carga e de outras características elétricas.

Posso substituir um pára-raios de 5kA por um modelo de 10kA?

Não automaticamente. A substituição deve atender aos requisitos de Ur, Uc, tensão residual, coordenação de isolamento, manuseio de energia e especificações de projeto aplicáveis.

Os pára-raios de 5kA são adequados para redes de distribuição de 11kV e 33kV?

Eles podem ser adequados para determinadas aplicações, mas a classificação correta depende das condições da rede, da classificação do pára-raios e dos requisitos da rede elétrica. A tensão do sistema por si só não determina se 5kA ou 10kA é apropriado.

O que é melhor para proteção de subestações, 5kA ou 10kA?

Um modelo de 10kA é comumente considerado para aplicações em subestações, mas a seleção final deve seguir a classificação do pára-raios da estação aplicável, os requisitos de energia e o estudo de coordenação de isolamento. As aplicações de estações de alta tensão podem exigir classificações e classificações adicionais além de 10kA.

A DGG Power pode fornecer pára-raios de 5kA e 10kA?

Sim. A seleção de produtos da DGG inclui modelos com ambas as classificações de corrente de descarga nominal. Forneça o nível de tensão necessário, aplicação e especificações técnicas para que o modelo adequado e a documentação disponível possam ser confirmados.

Conclusão: selecione a classificação correta, não apenas a classificação mais alta

Escolher entre pára-raios de 5kA e 10kA requer mais do que comparar dois números.

A decisão correta deve basear-se nas condições esperadas de descarga atmosférica, na configuração da rede, nos requisitos de tratamento de energia, na coordenação do isolamento e nas especificações aplicáveis ​​da rede elétrica.

Um pára-raios de 5kA devidamente selecionado pode ser adequado para um projeto de distribuição, enquanto outra instalação pode exigir um modelo de 10kA ou uma classificação de pára-raios superior.

Para concessionárias de energia, empreiteiros EPC e distribuidores de equipamentos elétricos, trabalhar com um fabricante que entende esses requisitos técnicos pode tornar a avaliação do produto e o processo de aquisição mais simples.

Procurando um pára-raios de óxido metálico de 5kA ou 10kA?

Entre em contato com a DGG Power com a tensão do seu sistema, aplicação, parâmetros elétricos necessários e especificações do projeto.

Nossa equipe pode ajudar a revisar os requisitos e confirmar opções de produtos adequados, fichas técnicas e documentação de teste de tipo disponível.

Referências Técnicas

• IEC 60099-4:2014 — Pára-raios de óxido metálico sem lacunas para sistemas CA.

• IEC 60099-5:2018 — Seleção de pára-raios e recomendações de aplicação.

• Siemens, pára-raios de óxido metálico em sistemas de energia de alta tensão: fundamentos.