NBR 5419_2015-Parte 1-Proteção Contra Descargas Atmosfericas-Princípios Gerais

7/26/2019 NBR 5419_2015-Parte 1-Proteo Contra Descargas Atmosfericas-Princpios Gerais

1/78

NORMA

BRASILEIRA

ABNT NBR

5419 1

Primeira

edi9aO

22.05.2015

Valida a partir de

22 62 15

Protec;;ao

contra

descargas atmosfericas

Parte 1:

Principios

gerais

Lightning protection

Part

1.

General pn nciples

les 91120 40

ASSOClAt; AO

BRASILEtRA

Of NORMAS

TECNICAS

ISBN 978 85 07 05501 3

Numero

de

r e f e r ~ n c i

ABNT

NBR

5

19 1 2015

67

paglnas

e ABNT 2015


2/78

ABNT

NBR 54191 :2015

Cl ABNT 2015

Todos os dlreltos reservados. A menos que especllicado de outro modo nenhuma parte

dests

u b t i c ~ o pode sar

reproduzlda ou uillizada por qualquer meio eletrOnico

U mec nico,

inclulndo fOloc6pia e microfilme . sem permlssao por

es

ento da ABNT

A8NT

Av Treze de Maio. 13 - 28

andar

20031901 RIo de

Janeiro

RJ

Te l 55 21 3974-2300

Fa) .: 55

21

39742346

[email protected]

br

www

.sbnt.org.br

ii

C

ABNT

2015 -

ToOos

os

direitos reservados


3/78

ABNT NBR

5419-1 2015

Sumario

Pagina

Pr

efac

io

...............................................................................................................................

. .

............

vii

n t r o d u ................. ... ....................................................................................................................... ix

1 Escapo ................................ ... .... .. .......................... .. .................................. .................. ....... 1

2 Referencias normativas .......................................... ....... ... ................... .... .

..

...... ................. 1

3

Termo

s e def inic;oes ................................................................ ............................... ............2

4

Parametros da

corrente

da descarga

atmosferica

..........................................................

8

5 Danos devido

as

descargas atmosfe

ricas

................ .......................................................8

5.1

Danos aestrutura

....................................................................... ...................... ................ 8

5.1.1 Efei tos

da

s


sobre uma

estrutura

..............................

..

. ...........9

5.1.2

5.

2

6

61

6 2

7

71

72

73

74

7 5

8

81

82

83

Fontes e t ip os

de

danos a uma estrutura ..................... .. ...............................................10

Tipos

de

pe

rdas

....

..

.... ..... ..........................

..

..

....................

.. ..

............... ..........

..

................

11

Necessidade e vantagem economica da prote


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ABNT NBR 54191 :2015

Anexo C informativo) Simula


5/78

ABNT NBR 5419-1:2015

E.3.1 Surtos devido as

descargas

atmosfericas nas linhas (fonte de danos 53) ...............62

E.3.2 Surtos devida

s descargas atmosfericas proximas s

linhas (fonte de

danos

54)

.................................................................

..

............ , ....... " ................................ 63

E.4

Surtos

devida

aos efeitos de

induC;ao

(fontes de

danos 51 ou 52) ............................64

E.4.1

eral

............................................................................................................................ ...... 64

E.4.2 Surtos

dentro

de uma ZPR 1

nao

blindada ....................................................................

64

E.4.3 Surtos dentro de ZPR blindadas .....................................................................................64

E.5 Informar;oes gerais relativas aos DPS ....... .... ................................................................64

Bibliografia .......................................................... ..... .. .................................................... .................... 66

Figuras

Figura 1 - Conex6es entre as partes da

ABNT

NBR 5419 ............ .............. .................................... ix

Figura 2 - Tipos de perdas e riscos correspondentes que resultam de diferentes tipos de

danos ........................ ... ...................................................................................................... 13

Figura 3 ZPR definidas por urn SPOA (ABNT NBR 5419-3) ...................................... .................20

Figura 4 ZPR definidas por MPS (ABNT NBR 5419-4) ................................................................

21

Figura A .1 - Oefinic;6es dos parametros de urn impulso de corrente (tipicamente

T

< 2 ms) .......................... ...... .......... ....... .........................................................................24

Figura A.2 - Oefinic;oes

dos

panlmetros da

componente

longa

(tipicamente

2 ms < Tlonga < 1 s) ........................ .................... ................ .......................... ...... ............... 25

Figura A.3 - Possiveis eomponentes de deseargas atmosferieas deseendentes (lipieas em

loeais p

ianos

e em

estruturas

baixas) ............. .............................................................. 25

Figura A.4 - Po

ssiveis

eomponentes de descargas

atmosfericas

ascendentes (tipicas de

estruturas mais altas ou expos tas) ............

..

..................................................................26

Figura A .5 -

Oistribui

r;ao

eumulativa

de frequl ncia dos parametros das

correntes das

descargas atmosfericas (Iinhas com va lores de 95 % a 5 %).....................................30

Figura B.1 - Forma de onda da elevar;ao da corrente do primeiro impulso positivo .................35

Figura 8

.2

- Forma de onda da cauda da corrente do primeiro impulso positivo .....................

35

Figura B .3 - Forma de onda da elevar;

ao

da

corre

nte do

primeiro

impulso

negativo

............... 36

Figura B.4 - Forma de onda da cauda da corrente do primeiro impulso negativo ....................36

Figura B.5 - Forma

de onda

da elevar;ao

da corrente

do impulso negativo subsequente ........ 37

Figura B.6 -

Forma de onda da

cauda da corrente

do

impulso

negativo subsequente

.............37

Figura B

.7

- Oensidade da

amplitude

da corrente da descarga

atmosferica

de

acordo

com 0 NP I .........................................................................................................................38

Figura C.1 - Exemplo de

gerador

de ensaio para simulaljao da energia especifica do

primelro

impulso positivo e da carga da componente lo nga ......................... ...........................40

Figura C.2 - Oefini r;ao para a taxa de variar;ao da

corrente

de acordo com a Tabela C.3 .........

41

Figura C .3 - Exemplo de

gerador

de ensaio para a s imular;ao da taxa de variar;ao da frente

de onda do prlmeiro impulso p o s t v ~ para Itens sob ensaio de grande porte ......... 42

Figura C.4 - Exemplo de

gerador

de ensaio para a simular;ao da taxa de varialjao da frente

de onda

dos impulsos

subsequentes negativos

para

itens

sob ensaio

de

grande

porte ..................................... .............................................................................................42

Figura D1 Arranjo geral de dois

condutores

para 0 calculo da forr;a

eletrodinamica

............ 51

Cl AS ,jT 20 15 . Tcdos 5 dlrl: ltos reserltados

v


6/78

ABNT NBR 5419-1:2015

Figura 0.2 -

Arranjo

de condutor tipico em urn SPDA ........................................ .........................51

Figura 0.3 - Oiagrama de esforttos F para a c o n f i g u r ~ o da Figura 0 2 ................................ ..5

Figura 0.4 - Forc;a por unidade de comprimento F ao longo do

condutor

horizontal

da Figura 0.2 ......................................................................................... ...... _ ...................

52

Tabelas

Tabela 1 - Efeitos

das

descargas

atmosfericas nos varios tipos

de

estruturas

..... ...................... 9

Tabela 2 - Danos e perdas relevantes

para

uma estrutura para diferentes pontes de

impacto

da descarga

atmosferica

................................................ ... .......................... .................... 12

labels

3 - Valores

maximos dos

parametros

das

descargas

atmosfericas correspondentes

aos nlveis de proteryao NP) .................................. ..........................................................17

labels 4 - Valores

minimos dos

parametros

das

descargas atmosfericas e respectivos raios

da esfera rolante ,

correspondentes

aos

niveis

de proteryao NP) .............................. 18

labels 5 - Probabilidades para os limites dos para metros das correntes das descargas-

atmosfericas ........................................................ ............................................................18

labela A.1 -

Valores tabulados

dos

parametros

da

corrente das descargas atmostericas

obtidos do

CIGRE Electra No. 41 ou No.

69

*) [20], [21] ...............................................27

labela A.2 -

Oistribui/iao logaritmica

normal

dos

parametros da

corrente das deseargas

atmosfericas - Media

p

e dispersao J:og ealeulados para 95 e 5 dos valores

a

partir do

CIGRE

Electra

No. 41 ou No. 69) [20], [21] .................................................28

labela

A.3 -

Valores

da

probabilidade

P

em fun fao

da

corrente

I da

descarga atmosferiea

....

29

labels B.1 - Para

metros

para a equa faO B.1 .................................................................................34

labela

C.1

- Para

metros

de

ensaios

para 0

primeiro impulso positivo

...................................... 40

labela C.2 - Parametros de ensaios para a eomponente longa ................................................... 40

labels C.3 - Parametros de

ensaios dos

impulsos .......................................................................41

labels

0.1 -

Resumo

dos

para

metros

da

descarga atmosferica

a

serem considerados nos

calculos

dos

valares de

ensaio

para diferentes

componentes

do SPOA e para

diferentes niveis

de prote fao ....................................................................

..

................... 44

labela 0.2 - Caraeteristicas fisieas de materiais

tipieos utilizados

em camponentes

de SPOA ............................................................................................................................48

labels

0.3

- Elevaryao

de temperatura

para

condutores

de diferentes

se foes

em funryao de

W R

............................................................................................................ 48

labels E.1 - Valores de impedancias eonveneionais de aterramento Z e Z1 de acordo eom

a

resistividade do

solo ........................ .. .. ........................................................................

61

labela E.2 - Surtos de

correntes devido

as

deseargas

atmosfericas

previstos el1 sistemas

de baixa tensao ................................................................................................................62

labela E.3 - Surtos de

correntes devido

as descargas atmosferieas

previstos

em sistemas

de sinais ........................................................................................................................... 63

vi

o ABNT 2015 Tooos os direitos reservados


7/78

ABNT

NBR

5419-1:2015

Prefacio

AAssociacao Brasileira de Normas

Tecnicas

(ABNT)

e

0 Foro Nacional de Normalizacao.

As

Normas

Brasileiras, cujo conteudo e de responsabilidade dos Comites Brasileiros (ABNT/CB). dos Organismos

de Normalizacao Setorial (ABNT/ONS) e das Comiss6es de Estudo

Especiais

(ABNT/CEE , sao

elaboradas por Comlss6es de Estudo (CE), farmadas pelas partes inleressadas no lema objeto da

normalizacao.

Os Documentos

Tecnicos

ABNT sao elaborados conforme as regras da Diretiva ABNT, Parte

2.

AABNT chama a

atencao

para Que, apesar

de

ter sido solicitada manifeslac;ao sabre eventuais direilos

de palentes durante a Consulta Nacional , estes podem acerrer e devem ser comunicados

a

ABNT a

qualquer momenta (Lei n 9.279, de 14 de maio de 1996).

Ressalta-se que Normas Brasileiras podem 5er objeto de cila9ao

em

Regulamentos Tecnicos. Nestes

casas. os Orgaos respons8veis pelos Regulamentos TecnlCos podem determinar outras datas para

exigencia dos requisitos desta Norma, independentemente de sua data de entrada em vJgor

A ABNT NBR 5419-1 foi elaborada no Comite Braslleiro de Eletricidade (ABNT/CB-03

.

pela

Comissao de Estudo de Prote9aO contra

oescargas

Atmosfericas

CE

-03:064.1O).

0

Projelo circulou

em Consulta Nacional conforme Edital

n

08 , de 12.08.2014 a 10.12.2014, com 0 numero de

Projelo

03:064.10-100/1

Esta parte da ABNT NBR 5419 e as ABNT NBR 5419-2 _

ABNT NBR

5419-3 e ABNT NBR 5419-4

cancelam e substituem a ABNT

NBR

5419:2005.

As instala90es elEHricas cobertas pela ABNT NBR 5419 estao suj9ltas tambem, naquilo que for

pertinente, as norm as para fornecimento de energia estabelecidas petas autoridades reguladoras e

pelas empresas distribuidoras de eletricidade,

A ABNT NBR 5419, sob 0 titulo geral Prote98o contra descargas atmosfericas . tern previsao de

conter as segUlntes partes

Parte 1. Principlos gerais;

Parte 2: Gerenciamento de risco;

Parte 3 Danos fisicos a estruturas e perigos a vida

Parte 4: Sistemas eletricos e eletr6nicos internos na estrutura

o Escopo desta Norma Brasileira em ingles e 0 seguinte:

Scope

This part of BNT

NBR 5419

establishes the requirements for lightning protection determination,

This part of

BNT NBR 5419

provides grants for use m projects of lightning protection

he applicability

of

this part of

BNT

NBR

54 9

may have restrictions specially

in

human life protection

when It is based on indirect effects of lightning

C AS/\; T 20 15

odos os e re tos

r e s e r ~ d o s

vii


8/78

BNT

NBR 54191 :2015

This part of BNTNBR 5419 does not apply on Railway systems: Vehicles aircraft ships and offshore

platforms; High pressure underground pipes Pipes and supply Imes and telecommunications placed

outside

of

the structure.

NOTE

Usually these systems comply with the speCial regula/Ions established by specdic authorities.

viii

C> BNT 2015 - Todos os d,re,toS reserv3dos


9/78

ABNT NBR 5419-102015

Introduao

Nac hi

disposilivos au melodes capazes de

modlflcar

as fen6menos climaticDs naturais a ponto

de

se

prevenir a ocorrencia de descargas atmosfericas. As descargas almosfericas

Que

atingem estruturas

au linhas eletricas e tubula90es metalicas que adentram nas estruturas) au que atingem a terra em

suas proximldades sao perigosas as pessoas, as pr6prias estruluras, seus conteudos e instala


10/78


11/78

NORMA BR SILEIR

Prote9ao contra descargas atmosfericas

Parte 1:

Principios

gerais

1

Escopo

BNT NBR 5419-1 :2015

Esla Parte da ABNT NBR 5419 estabelece 5 requisitos para a delermm8

y

6o de prote

y

< o contra

descargas atmosfericas.

Esla Parte da BNT

NBR

5419 fornece subsfdios para 0 usa em projetos de proteC;30 contra descargas

atmosfericas.

A aplicabilidade desta Parte da ABNT NBR 5419 pode ter restriryoes especialmente na prote

y

80 da

vida humana quando for baseada em efeito5 indiretos de descargas atmosfericas.

Esia Parte da ABNT NBR 5419 nao se aplica a sistemas ferrovia rios; veiculos, avioes. navios e

plataformas

offshore. tubulacoes

subterraneas de alta pressao, tubulayoes e linhaS de energia

e de sinal colocados fora da estrutura.

NOTA Usualmente, estes sistemas ebedecem a regulamentos especiais elaborados per auleridades

especificas.

2

Ref

e

renci

as

normativas

Os documentos relacionados a seguir sao indispensBveis

a

p l i c ~ o

deste documento. Para referen

cias dataaas. aplicam-se somente as edi96es citadas. Para referencias nao datadas, aplicam-se as

edi90es mais recentes do referido documento incluindo emendas).

ABNT NBR 5410,

Insta/aryoes eletricas

de

baixa tensao

ABNT NBR 5419-2:2015, Proteryao contra descargas atmosfericas - Parte 2: Gerenciamento de risco

ABNT NBR 5419-3:2015.

Proter;;ao contra descargas atmosfericas - Parte : Danos fisicos

a

estruturas

e perigos a vida

ABNT NBR 5419-4:2015,

Proter;ao contra descargas atmosfericas - Parte 4: Sistemas eletricos

e

eletronicos internos na estrutura

ABNT NBR 6323,

Galvanizar;ao de produtos de ByO ou

ferro

fundido - Especificar;ao

ABNT NBR 1357

1

Haste de aterramento ar;;o-cobreado e acess6rios

ABNT NBR lEG 60079-10-1,

Atmosferas exploslVas - Parte 10-1: Classlficar;;ao

e

areas

Atmosferas

explosivas de gas

ABNT NBR lEe 60079-10-2,

Atmosferas explosivas - Parte 102: Classificar;ao de areas

Atmosferas

de

poeiras combustiveis

ABNT NBR lEG 60079-14,

Atmosferas explosivas - Parte

14:

Projeto seler;;ao

e

montagem de

instalar oes eletricas

ABNT 2015

Todos

05 dlfelt03 reservados

1


12/78

ABNT

NBR

5419-1 :2015

3 Termos e definh; es

Para os efeitas desle documento, aplicam-se os seguinles lermos e definic;:6es .

3.1

descarga

atmo

sferica para terra

lightnin g fla sh to ea

rth

)

descarga ele trica

de

origem atmosferica entre nuvem e terra, consistindo de uma

ou

mais componentes

da descarga atmosferica

3.2

descarga

atmosferica

d e

scendente downward flash)

descarga atmosfenca inlciada por urn lider descendente de uma nuvem para terra

3.3

descarga

atmosf

eri ca

ascendente

upward

flash

)

descarga atmosferica iniciada por urn lider ascendente de uma estruluia a errada para uma nuvem

3.4

componente da descarga atmosferica lightn;ng s troke)

descarga

ele-

Inca singela de uma descarga atmosferica para a terra

3.5

componente curta da


parte de uma descarga atmosterica para a terra que corresponde a

urn

impulso de corrente

NOTA Acorren:e ern questao

tem urn

lempo para 0

meio valor

T2tipicamente inferior a 2 ms

ver Figura

A.1).

3.6

c

omponente longa

da descarga

atmoster

i

ca

long

stroke)

parte de uma descarga atmosferica para a terra que corresponde a componente

da

corrente de

continwdade

NOTA

A durayao

Tlongo

(intervalo entre 0 valor 10 na frente ate 0 valor 10

na

cauda)

desta

corrente

de continuidade e tipicamente supenor a 2 ms e menor

Que

1 s (ver Figura A.2).

3.7

multiplos componentes da descarga atmoste rica multiple strokes)

descarga atmosferica para a terra que consiste em media de Ires a quatro componentes , com urn

intervalo de tempo tipico entre eles de cerea de 50 ms

NOTA Ha relatos de eventos Que tf m algumas dezenas de componentes com Interva:os entre eles entre

10 ms e 250

ms.

3.8

ponto

de

impa

c

to point of strike) .

ponto onde uma descarga atmosferica aUnge a terra, ou um objelo elevado (par exemplo. estrutura.

SPDA. servit;Os, arvore, etc.)

NOTA

Uma


para

a

terra pode ter

diversos

ponlOs

de impacto.

2

C A8NT 201 5 .

Tod os

os d rellos reservedos


13/78

3.9

corrente

da


lightning

current)

i

corrente que flui no ponto de impacto

3.10

valor de

pica

da corrente

I

maximo valor da corrente

de descarga

atmosferica

3.11

taxa

media

de variac;ao da frente de cnda do impulso de corrente

ABNT NBR

5419U015

taxa media de v r i ~ o da corrente em sua frente de onda

no

intervale entre as instantes em que sao

atingidos 10 e 90 do valor de pico (ver Figura A.i)

NOTA Esle pariimetro e expresso pela diferen9a dos valores da corrente

l t.i =

;((2) -

, ,

no inlcio e no

final do mterva o '" 12 - I" dividido pelo valor do intervalo ill.

3.12

tempo de frente da

onda

de

corrente

de impulso

T

parametro virtual deftnido como i .25 vez

0

intervalo de tempo entre as instantes

em

que as alores de

10 % e 90

do

valor

de

pico sao atingidos (ver Figura A 1)

3.13

origem virtual da

corrente

de impulso

0

ponto de intersecC30 com 0 elxo

dos

tempos de uma linha reta tr

acada

por melo dos pontos de

refere ncia de 10 e 90

do valor

de pica (ver Figura A.1): ele

precede em

0 1

T,

do instante no qual

a corrente alinge 10 % do seu valor

de

pica

3.14

tempo ate 0 meio valor da cauda da onda de corrente de impulso

T

parl imetro virtual

definido

como um intervalo de tempo entre a origem virtual

0 eo

instante

no

qual a

corrente decresceu

a

metade

do

valor de pico (ver Figura A.1)

3.15

duracyao da

descarga

atmosferica

flash

duration)

T

intervalo de tempo durante 0 qual a corrente da

descarga

atmosfenca flul no

ponto

de impacto

3.16

duracyao da

componente longa

da de

scarga

atmosferica

duration

of ong stroke

current)

Tlooga

intervalo de tempo durante 0 quat a corrente em uma descarga atmosferica 16nga permanece entre

10

do

valor

de PICO

no

inicio

do crescimento da corrente de contlnuidade e 10 % do valor de pico ao

final do decrescimo desta corrente (ver Figura A 2)

3.17

carga de uma desca rga

atmosterica

fla sh

charge)

Qflash

valor resuitante

da

integral

da

corrente no tempo de urna

descarga

atmosferica

Cl

ABNT

2015 . lodes os

alrell05 reservados

3


14/78

ABNT NBR 5419 1 :2015

3.18

carga do impulso

Qcurta

valor resultante da mtegral da corrente no tempo do Impulso relaclonado

a


3 .19

c arga da componente

longa

da descarga atmosferic a long

stroke c harge)

Ql009a

valor resultante da integral da corrente no tempo da componente longa da descarga atmosferica

3.20

energia especi fica

WIR

valor resultante da in tegral da corrente ao quadrado da descarg8 atmosferica no tempo

NOTA Esle partlmetro represents a energia dissipada pela corrente d descarga atmosferica

em urn

resisUmcia de valor unitario.

3 21

energia especifica de urn impulso de corrente

valor resultante da integral da corrente ao quadrado no tempo p ra a duracao de uma descarga

atmosferica curt

NOTA

energla

especfflca da componente longa da corren

te

de uma descarga atmosfemca e desprezlvel.

3.22

estrutura

a

ser protegida

est rutura para qual a prate


15/78

ABNT NBR 5419-1 :2015

3. 7

descarga

atmosterica perto

de urna

estrutura

l ightning

flash

near a structure)

descarga atmosfenca que ocorre perta

0

suficiente de urna estrutura a ser protegida e que pode

causar $obretensOes pengosas

3.28

sistema ehHri

co

sistema

que

.ncorpora

co

mponen tes de

allmentac;:ao

em balxa lensaD

3.29

sistema eletronlco

sistema que incorpora as componentes de urna instalacao eletrica de smal. por exemplo,equipamenlos

etetrOnicos de telecomunicacaes ,

co

ntroladores microprocessados. sistemas de instrumenlacao,

sistemas de radio

3.30

sistemas Internas

sistemas

eletricos

e eletrOnicos dentro de urna estrutura

3.3

dan as fisicos

danas a urna estrutura (au a seu conteudo) au a urna hnha devido aos efel los mecanicos, termicos ,

qulm:cos ou explosivos da descarga atmosferica

3.32

ferimentos a seres vivos

ferimentos, incluinde perda da vida,

em

pessoas ou animals devido a tensoes

de

toque e

de

passe

causadas pelas descargas atmosfilricas

NO

TA

Apesar dos

se re

s vivos

pod ere

m

se

machucar de oul

ras

formas, nesta Parte

da ABNT NBR 5419

,

c

term

a

f e n m e n t o

a seres

se

IImita a amea98 devido a choque eltHnco (dano Ilpo 01).

3.33

falha

de

sistemas

eletroeletronicos

danos permanentes de sistemas eletroeletrOnicos devido aos

L MP

3.34

pulso

eletromagnetico

devido

as


lightning

efectromagnectic impulse)

LEMP

todos os efetlos eletromagneticos causades pe la corrente das descargas almosfilricas per meio de

acoplamento resisti ve Indutlvo e capacitive que criam sunos e campos eletromagnEHlcos rad lados

3.35

surto

efeitos transtt6rios causados

por LEMP que

aparecem

na

forma

de

sobretens:io

e/ou

sobrecorrente

3.36

zona

de p r o t e ~ o contra descarga

atmosterica

raio

l ightning protection

zone -

LPZ)

ZPR

zona onde 0 amblente eletromagne

ti

co causado pelo raia e definido

NOTA 0 conlorno de uma ZPR nao e necessariamente dado por elemenlos ffsicos (par exemplo, paredes,

piso e lelo.

C ABNT 2015 - Tooos os aore\os reservl dos

5


16/78

ABNT NBR 54191 :2015

3 37

risco

valor da perda media anual provavel (pessoas e bens) devido a descarga atmosferica em relacao ao

valor total (pessoas e bens) da estrutura a 5er protegida

3 38

risco tolenivel

Rr

valor maximo do risco

que

pade ser toleravel para a estrutura a ser protegida

3 39

nivel de p r o t e ~ o

contra

descargas atmosfericas l ightning protection level - LPL)

NP

numero associado a

urn conjunto

de para metros da corren

1e

e h ~ t r j c para garantir

que

as valares

especificados em projeto nao estao superdimenslonados au subdimensionados quando da ocorrencia

de urna descarga atmosfenca

3 40

medidas de prot

et;;ao

medldas a serem adotadas na eslrutura a ser proteglda, com 0 objelivo de reduzir as riscos

3 41

protec;ao

contra

desca

rgas atmosfericas

l ightning protection

- LP)

PD

sistema completo para proteC;80 de estruturas contra as descargas atmosfericas. incluindo seus

sistemas internos e conteudo, assim como as pessoas, em geral consistindo em

SPDA

e MPS

3 42

sistema

de protec;:ao contra

descargas

atmostericas l ightning protection system -

LPS

)

SPD

sistema utifizado para reduzir danos fisicos devldo as descargas atmosfericas em uma estrulura

NOTA

3 43

Um SPDA conslste em sistemas externo e mterno

de

protecao contra descargas atmosfericas.

SPDA

extemo

external

l ightning protection system)

parte do SPDA composto pelos subsistemas de captac;13o descida e aterramento

3 44

SPDA

interno interna/lightning protection

system)

parte do SPDA consistindo em ligac;oes equipotenciais

e/ou

isola9130

eletrica do SPDA externo

3

45

subsistema

de capta-;ao a ir-termination

system)

parte de um

SPDA

externo usando elementos metalicos como hastes, condutores em malha ou cabos

em catenaria, projetados e posicionados para inlerceplarem descargas atmosfericas

3 46

s

ubsistema de descida down-conductor s

ystem

)

parte de um SPOA externo que tern como objetivo conduzlf a descarga atmosferica do subsis ema de

captac;:ao

ao subslstema de aterramento

3 47

subsistema

de aterramento earth-termination system)

parte de urn

SPOAexterno

que tern como obje\ivo conduzir e dispersar a descarga atmosferica no solo

6

C ABNT

2 i

5 - Todos os chreit08 reservadoa


17/78

ABNT NBR 5419 1 :

2015

3.48

part es condutoras extern as

elementos metalicos que penetram ou

saem

da estrutura a ser prolegida que

podem

se tornar urn caminho

para parte da corrente da descarga atmosferica, como

t u b u l a ~ s

linhas

metaHcas,

dutos meUtlicos etc,

3.49

ligac;:ao equipotenci al para descargas atmosferi cas l ightning equipotential bonding)

EB

ligacao ao SPDA de partes melalicas separadas, par conexOes condutoras di retas au por melo de

dlsposihvos de protecao

contra

surtos,

para

reduzir

dlferenc;:as

de

potenclais causadas

pelas correntes

das descargas aimosfericas

3.50

imp

e

dan

cia co

nve ncional de aterramento conventional earthing

impedance)

rela


18/78

ABNT N R 54191:2015

3.57

plano

de referencia

superficie, geralmente plana, sabre a qual se faz a projeC;8o

do

volume

de

protec;.3o

de

elementos do

subsistema de

capta


19/78

ABNT

NBR 5419-1 :2015

5.1.1 Efeitos

das des

cargas

atmosfericas sabr

e urna

estrutura

As

principals caracteristicas das estruturas felevant

es

para

aS

efeitos das descargas atmosfericas incluem:

a} construcao (por exemplo. madeira. alvenaria, concreto, concreto armada , estrutura em aco):

b) fun((ao (residencia. escritor io. comercio. rural, leatro, holel, escola , hospital, museu, igreja. prisao.

shopping center

banco. fabrica, area industrial, area de praticas esportiv8S);

c ocupantes e conteudos (pessoas e animais. presem;a

ou

nao de ma terials combustiveis U

explosivos, sistemas eletricos e elelrOnicos de baixa tensao ou alta tensao):

d) IInhas eletricas e tubuiacoes melalicas

que

adentram a estrutu ra (lin has

de

energia. Hnhas de

smal. tubulacoes) ,

e) medidas de protecao existentes ou providas (por exemplo. medidas de pro tecao para reduzir

danos fisicos e risco a vida,

me

didas de prolecao para reduzlr falhas

em

sistemas in ternos);

f) dimensao do risco (estrutura com dificuldade de evacuacao ou estrutura na qual pode haver

panico. estrutura perigosa as redondezas . estrutura pengosa ao amblente).

g} A

Tabeia 1 apresenta os efeltos

das

descargas atmosfericas nos varios tipos de estruturas.

j

Tabela 1 -

Efeitas das descargas .tmasferic.s nos varios tipas d estrutur.s

Tipo

de

estrutura

de acordo com s ua

finalidade e/

ou

conte udo

Casa de moradia

Edificacao em zona rural

Teatro

ou

cinema

Hotel

Escala

Shopping centers

Areas de esportes

Banco

Empresa de seguros

I

Estabelecimento comercial

Efe itos das desc

argas

atmosfe

ricas

Perfuracao

da

isolacao

das

instalacoes ehHricas. incendio e danos

materiais.

Danos normal mente limitados a objelos expostos ao ponlo

de

impacto

ou no caminho da corrente da desca rga atmosferica.

Falha de equlpamentos e sistemas eletncos e elelrOnlcos instalados

(exemplos: aparelhos de TV. computadores , modems. telefones etc.).

RIsco malor de incendio e tensoes

de

passo perigosas. assim como

danos materia s.

Risco secunda rio devido a perda de energia eletrica e risco

de

vida

dos

animais de criacao devido a falha

de

sistemas

de

cantrale

eletrOnicos de ventilacao e suprimenlo de alimenlas elc.

Danos em instalacoes eltHricas

que

tendem a causar panico

por exemplo, iluminacao eletrica)

j

Falhas em sistemas de alarme de incendio. resultando em atrasos

I

nas aCDes de eombate a incendio. .

Conforme aeima. adicionando-se problemas resultantes da perda de

comunicacao. falha

de

computadores e perda

de

dados.

elc.

_

- - - - - - - - - - - - - - -

C ABNT

2015

Todos os

di

re tos

re

servad

os


20/78


21/78


22/78


23/78


24/78

ABNT NBR 54191 :2015

Neste casa, devem ser adotadas medidas de protec;ao de modo a reduzir 0 risco R R1 a R3) ao nivel

aleravel Rr:

Se puder aparecer mais de urn tipo de perda, a condit;:ao s

RT

deve ser satisfeita para cada tipo de

perda (L1. L2 e L3).

NOTA

Informar;Oes

detalhadas sabre avalia980 de risco e do procedimenlo para escolha das medidas de

prOley80 sao reiatadas na ABNT NBR 5419-2.

6.2 Vantagem economica da protec;ao

contra descargas

atmosfericas

Alem da necessidade de prote(fao contra descargas atmasfericas para a eslrutu

ra

a ser protegida,

pOde ser vantajoso avaliar as beneffcios econ6micos de se adotar

medid

as de proteC80 de modo a

reduzlf a perda econOmica L4.

Neste casa,

deve

ser avaliado 0 risco R de perda de val

or

econOmico. Aavalla9aO do risco

Ripermile

avaliar a cuslo da perda economica com e sem ad09aO das medidas de protec;8o .

A proleC;8o contra descargas almosfericas

e

conveniente se a soma

do

cuslo CRL das perdas residuais

na presenc;a das medidas de proteC;80 e 0 cuslo CPM das medidas de prolec;ao for menor que 0 cuslo

CL da perda total sem as medidas de

proteC;8o

:

NOTA InformacOes delalhadas

da

avalia


25/78

'

ABNT NBR 5419-1 :2015

7.3 Medidas de p r o t e

para

reduc;ao de danos f isicos

A proteifflo e alcancada por

melO

de urn sistema de protecao contra descargas atmosfericas

S

PDA)

o qual inclui as seguinles caracteristicas:

a) subsistema

de

captS1(ao:

b subsistema de descida;

c subsistema de alerramenlo ,

d) equiponcializac:'o para descargas

atmosfericas

(

EB

:

e isolacao eletrica (e dai a dlstancia de seguranca).

NOTA 1 Quando for Inslalado urn SPDA, a equipotencializ8t;Ao e urna medida essencial para reduZif os

Derigos de incendio e

de

explosao e 0 risco de vida. Para mais detalhes, ver ABNT NBR 54193.

NOTA 2 A reducliio

de

danos fisicos pode ser obtida por medldas

que

limilem 0 desenvolvimento e

propagsiflilo de fogo como compartimentos aprove de fogo, extintores_ hidrantes, instalac;oes

de

alarme

de

inc6ndio e

extlnc;ao de

fogo_

NOTA

3 A

Instalac;Ao

de rotas oe fuga minimlzsm os riseos de dan

os

fisicos

7.4 Medidas de protegao para redugao de falhas dos sistemas ehHricos e eletr6nicos

Medidas de protec;lio contra surtos (MPS) possiveis:

a) medidas de aterramento e equipotencializacao;

b) blindagem magnetica:

c) roteamento da fiac;ao;

d) interfaces isolantes:

e) sistema de DPS coordenado.

Estas medldas podem ser usadas sozinhas ou combinada

s.

~ NOTA

1

Ao se

conslderar uma fonte

de

danos

tlpO S1

as medldas de protecao sao eficientes somen e

g em estruturas protegldas por

urn

SPOA .

>

w

~ \ A j W . -

Prim,l

I _ componente Ion98

\

POSlti

VO ou negatlvo

component( s curtas

subsequel1tes

Negatlvo

i

; ,

, ;

:', r: Somente uma

..

. "

componente

Ionga

Pos

itivo

ou

negativo

"

componenle longa

Posihvo ou negati

vo

-

-

\ ' ~

I

\

Negatlvo

lEe

Ui IO

Figura A.4

-

Possiveis componentes

de descargas

atmosfericas

ascendentes

(tipicas de estruturas mais altas ou expostas)

A componente adicional nas descargas atmosfericas ascendentes e a primeira componente longa,

com au sem impulsos superposlos (ate algo em torna de dez impulsos). Mas lodos as

parametros

de urn

impulso de corrente de uma descarga atmosferica ascendente sao inferiores aqueles das

descargas atmosfericas descendentes. Urna carga superior de uma componente longa de descargas

almosfericas ascendentes naD foi confirmada ate a revisao desta Norma. Desta forma, os parametros

da corrente de descargas atmosfericas ascendentes sao considerados cobertos peios valores

maximos das descargas atmosfericas descendentes. Uma

v l i ~ o

mais precisa dos para metros

da

corrente de descargas atmosfericas e da dependencia destes para metros com relac ::ao a altura estao

em estudo, tanto para descargas atmosfericas descendentes como para ascendentes.

26

10

ABNT 2015 - rodos os d:reito5 reservados


37/78

ABNT NBR 5419-1 :2015

A.2 Parametros

da

corrente

da


Os parametros

da

corrente da descarga atmosferica

na

ABNT NBR 5419 sao baseados

nos resultados

do

Mnternationaf Council

on

Large Electrical Systems

(CIGRE)" fornecidos na TabelaA.1 .A distribui

1;80

estatistica destes

pa ra

metros pade ser assumida como sendo a dlstribuit;:ao logaritmica normal.

o valor media

J

e a dispersao Olog correspondentes cons am na Tabela A.2 , e a funtyao de distribui9ao

eapresentada na Figura A.5.

Com

base nisto. a probabiltdade de ocorrllncia de qualquer valor de cada

pa

ra

metro pade

ser de

terminada.

Urna relacso de polaridade de 10 de descargas atmosfencas positivas e 90 negativas

e assumida . A relacao de polaridade e funcao do local. Se nenhuma

i n f o r m a ~ a o

e disponivel, e

recomendada a relacao fornecida .

Os

va

lores da probabilidade de ocorrencia de valores de pico

da

corrente de descarga atmosferica

que excedem os valores previamente considerados estao descritos na Tabela A.3.

Tabel a A.1 - Valores

tabulados

dos

para metros da

corrente

das


obtidos

do CIGRE (Electra No.

41

ou No. [20] , [21]

Valor

fixado

Valores

Tipo

de

componente

da

I

Linha

na

Paroim e tro

para NP I 95 50

5 ,

descarga atmosferica Figura A.S

4'

20'

,

90

Primelra curta negat lva

b

1A 1B

IlkA)

50

4,9

11.8

26.6

Subsequente negativ8 cu rta

b

2

200

4,6

35

250

Primelra curta positiva (singeJa )

3

;

1,3

7,5 40

Oescarga atmosferica negativa

4

.Oflasn (C)

300 20 80 350

Oescarga atmosferica posit

iv

a

5

1 1

4,5 20

Primelra curta negativa

6

Qcurta

(C)

I

0,22

0,95

4

Subsequente negativ8 curta

7

100 2 16

,

150

Primeira curta positiva (singela) 8

6 55 550

Primeira curta negativa ,

9

WR

(kJ/O) 0,55

6

52

Subsequente curta negativa

10

10

000

25

650

15000 Primeira curta positlva

11

di

/dtmax

,

9,1 24,3

65

Primei

ra

curta negatlva

O

12

I

kAJf.ls)

9,9

39,9

161 ,5


b

13

20

0,2

,

2.4 32

Pnmelra curta positlva 14

dif

dt

30,90

200

4,1

20,1

98,5


b

I

15

(kAJIIS)

,

0; ,,, Ie)

200

i longa

T

oflOa

(s)

D,S

longa

,

1,8

55

18 Primelra curta negativa

. Dura930 da frente

I

0.22

1,1

4,5 Subsequente curta negativa

;

de onda ( s)

,

,

, 3,5

22

200

Primelra curta positive (slngela)

30

75

200

Primeira curta negativa

Dura9ao da

6,5

32

140

Subsequente cu rta negativa

,

componente (,IS)

I

Primeira curta posit

iv

a (singela) I5

230 2000

Ii >

A8NT 2015 - Todos os direllos reserv

ad

os

27


38/78

ABNT NBR 54191 :2015

,

j

:

Tabela A .1 (continuac;:ao)

Valor

Valores

Tipo

de

comp

one

nt

e

Linha

na

I

Par

ametro

fixado

,

Fi

gura

A.S

para NP I

95 50 %

,

5

da

descarga atmo

s

fer

ica

,

i

Intervalo de

,

7 33 150

,

Multiplos negativDs

tempo (ms)

,

,

,

,

0,15 13 1 100


OuraC;ao

total

negativa

da descarga

31

I

180

900

descarga atmosfenca negativa

atmosferica (ms) (sem

0

impulso singelo)

14 85

:

500 descarga atmosferica posiliva

I

,

Os

alores 1= 4 kA e

1=

20 kA correspondem as probabilidades de

98

%

e 80

%,

respectivamente.

b

Panlmelros e valares relevantes descrilOS na Electra N69 [21].

.

Tabela A.2 -

Distribuic;ao log

a

ritmica normal dos

para

metros

da

corrente das

descargas

atmosfericas - Media

j

e dispersao

(1

9 calculados para

95

% e 5 % dos valares a partir

do

CIGRE (Electra No. 41 ou No. 69) [20], [21]

28

Pa

rametro

I J kA)

I Owns (C)

W R (kJln)

I

(kAl.us)

di/dt30190 %

(kA J,ls)

OJon a (C)

I

Media

Di sp

e

rsiio Tip

o de compo ne

nt

e da descarga

Ii 11109 atmosM

r

lc

a

(61 ,1)

0 576

Primeira curta negat,va (80 )b

33,3

I

0,263

Primelra curta negativa

(80 )b

11,8 0,233 Subsequente curta negaliva

b

33,9 0,527 ' Primeira curta positiva (s ingels)

I 7,21

0,452 descarga atmosferica negativa

83,7 0,378 descarga atmosfenca posit

iva

4,69

0,383 Primelra curta negativa

0,938

0,383

Subsequente curta negallva

17,3

0,570 Prlmelra curta posltiva (singela)

57,4 0,596

Prime ira curta negativa

5,35

0.600


612

0.844 Primeira curta posiliva

: 24,3

0.260 Primelra curta negativa

b

140,0 0,369 SubsequGnle curta negat a

b

2,53

10,670 Primeira curta positiva

20,1

i

0.420


b

200

I Longa

T

On

a

s) D,S i Longa

Linha

na

Figur

a

A.

S

1A

IS

2

3

4

5

i 7

8

9

10

12

13

I

15

Durar;:ao da C 5 ~ . ~ 6 9 : ; ; . _ t : ; 0 ~ 3 ~ 0 ~ 4 ~ ~ r ; m : " , e ~ i r a : . . - : , " ~ , ~ " ~ o ~ e ~ 9 ~ ' ~ i V ~ ' ' : : c c : : - - - - -

- 1 - - - - i

frente de onda

c ~ . ~ 9 9 ~ 5 , - - 3 ~ 9 ~ 8

b ~ , ~ , ~ q ~ " ~ o ~ I ~ ' ~ r t ~ , , : , , o e ~ 9 ~ ~ ~ : - c c - - - - - - - - i

(J,ls) 26,5 0,534 Primelra curta posiliva (singela)

Durar;:ao

da

. 5 ' - _ + , 0 ~ . 2 ~

5 ~ 0

t ~ P ~

a - - ~ r t

' ~ O ~ ' ~ 9 ~ ' ~

i V ~

, - - _ - - - - - 1 - - - - 1

componenle i

da descarga 30,2

atmosferica (flS)

: 0,405

,

Subsequante curta negativa

C ABNT 2015 Todos os direi:os 'eservaoos


39/78

ABNT NBR 5419-1:2015

labels

A.2 (continu8 ;ao)

Media

Dispersao

Tipo de

co

mponente da

descarga

Padimetro

"

.,

atmosf

erlca

I

224

0 578 Primeira

cur

Ia positiv8 (singela)

Intervalo de

0,405

,

Mli

ltiplas negativas

tempo

(msj

32.4

I

12.8 1.175

Descarga almasfer lca negativ8

Ourarvao

total

(Iodos as tiposJ

da oescarga

Descarga atmosferica negatill8 (sem 0

almasferica

167 0,445

(ms)

impulso singelo)

,

i

83.7 0,472

Descarga atmos erica positi

va

,

(liog '

log(X16

/oj

-log(Xso

o ,

onde X e 0 va lor do pararnetro

Parametros e valores relevantes de scntos

na

Electra N 9 [21 J.

,

linha

na

Figura

A.S

i

Tabela A.3 - Valores da probabilidade P em func;ao da corrente da descarga atmosferica

I

p

(kA)

I

I

1

3

0,99

5 0,95

10

0,9

i

20

I

0,8

I

30

0,6

I

35

0,5

40 0,4

,

50

0,3

I

60

0,2

I

80 0,1

I

100 0,05

i

150 0,02

200

0,01

300

0,005

i

400

0,002

600 0,001

ASNT 2015 - Todos os direilos reser,ados

29


40/78

ABNT

NBR 5419-1 :2015

99,8

j

00.'

I

I

I

,

,

I

,

"

,

,

"

Fa

"

l ,etro,

_I

I

I

i

"

00

>

.,

"

'

'

"

"

"

,

,

, , ~

I -@

m -

'-

"

,

1

,

'-....; "

'

,

~ .

i

I

. .

.

..

,

'

I

, ~

l \-

I

1

,

,

,

,

,

.. ..

.. 'it;

..

.'

Y

~ N

I

.. .. . . . . .. . .

. . . .

I

, ,

, , ,

~

0-

\

~ , 18

'-

" '

. . . .

.

. , . . .

.

..

. . , . .

0:G5'

P0

.. .. . . .

. . . . .

.. . . .

,

,

,

,

"

0 ,

\;

~

,

,

I

,

,

I

I

,

,

,

,

,

,

0

.'

I

2 3 " 6 8 1

0'

2346810>

2346810

2345810

NOTA Para a numera1;ao das curvas, ver Tabelas A.1 e A.2 .

Figura

A.S -

t r i b u i

c

umulativa

de

frequlmcia

dos

para

metros

das

correntes

das

desca

rgas

atmosfericas (lin

has

com valores de 95

%

a 5 %)

Todos as valores estabelecidos para as n{'Ieis

de

prole9:30 NP fornecidos nesta Norma refe rem-se

tanto a descargas atmosfericas ascendentes como descendentes.

NOTA Os valores dos parametros das descargas atmosferlcas sao geralmenle obtidcs par medivoes

efetuadas

em

estruturas de grande al tura.

A d r i b u i ~ a o

estatistica dos valores de pico

da

corrente

de

descarga

atmosferica ,sem considerar 0 efeito das esiruturas de grande altura,

pode

serobtida de estimativas dos sistemas

de

l o c a l i z a ~ a o

de descargas atmosfericas.

A.3 Estabelecendo

OS

parametros maximos

da

corrente de descarga

atmosterica

para

0

nivel

de prote930 NP

A.3 .1 Impulso p o s i t i v ~

Os efeitos mecanicos

das

descargas atmosfericas estao relacionados com a co rren te de pico (I) e

com a energia especifica

WIR). Os

efeitos termicos estao relacionados com a energia especifica

WIR)

quando ocorre um acoplamento resistivo e com a ca rga (0 ) quando ocorrem centelhamentos

na

instalalYao. Sobretens6es e centelhamentos perigosos causados par acoplamento indutivo estao

relacionados com a taxa media de inciinalYao

dildt)

da frente de onda da corrente da descarga

atmosfemca.

Os

parametros individuais I,

Q ,

WIR, dildt

tendem a

ser

dominantes em cad a mecanismo de

defe ito. Recomenda-se que isto seja evado

em c o n s d e r a ~ a o

por ocasiao do estabelecimento dos

procedimentos de ensaios.

30

:0 ABNT

2015 Todos os direi tos reservados


41/78

g

u

o

ABNT NBR 54191 :2015

A.3.2 Impulso p o s t v ~ e componente lon9a

Os valores

I. Q

e

WIR

relacionados com as efeitos mecanicos e

termicos

sao determinados a partir

de descargas atmosfericas positivas. pois mesma sendo menos frequentes, seus valores a 10

%

sao

bem mals elevados que aquetes correspondenles aos valores para 1 das descargas atmosfericas

negativas. Da Figura A.S (linhas 3, 5, 8, 11 e 14

,

as seguintes valores com probabilidades inferiores

a 10 podem ser obtidos:

a

=

200 kA:

b) Onash = 300 C :

c

Qcurta =

100 C;

d) WIR

=

10 MJtn :

e) di/dt

= 20 kAi s.

Para urn primeiro Impulso positivQ conforme a Figura A.1, estes valores fornecem' urna prime ra

aproximaC;8o do

tempo de

frente :

T1

=

d//dt)

= 10 T1 e urn parametro de interesse secunda no).

Para uma componente com decaimento exponencial. as f6 rmulas seguintes sao aplicavels para a

calculo aproximado da carga e da energia T, T2 :

OClJrta

=

1/0,7) x

I

x Tz

WIR

=

(112) x (110.7) x f x T2

Estas formulas , associadas aos valores anteriormente citados, conduzem a uma primeira aproximaC;ao

do tempo necessaria ate meio valor:

Para a componente langa, sua carga pode 5er aproximadamente cal cuiada por:

Olonga = Onash

- Ocurta = 200

C

Sua durac;ao, segundo a Figura

A2,

pode ser estimada a partir dos dados da Tabela

A.l

como:

A.3.3 Primeiro impulso

negativo

Para alguns efeltos de acoplamento indutivo, 0 primeiro impulso negativo leva a tens6es induzidas

mais altas, por exemplo, nos cabos no interior de dutos para cabeamento feitos de concreto armado

Da

Figura A.S (Iinhas 1 e 12), as seguintes valores com probabilidades Inferiores a 1 % podem ser

ulilizados:

re a) 1=

100 kA:

ii

:

0. b) di/d t = 100 k A / ~ s

x

l

Cl

ABNT 2015

. lodos

os diroe,tos roeservados

31


42/78

ABNT

NBR 5419-1;2015

Para 0 primeiro impulso negativo de acordo com a FIgura A 1, estes valores daD uma primeira

aproximac;:ao para as seus tempos de frente

de

onda de:

T = I/ di/dt} =

1.0)-lS

Seu tempo ate 0 meio valor pode ser estimado da

durac;:ao

da primeira componente de impulsos

negativos:

T = 200).15 T2 e urn parametro

de

interesse secundario)

A 3 .4

Impulso subsequente

o

valor

maximo

da taxa

media

de varia


43/78

BNT

NBR 5419-1 :2015

Para urn dado raia da esfera rolante

r

pode ser assumido que lodas

as

descargas

atmosrericas

com

valores de

plCO

maiores que 0 va lor de pi

ca

minlma/correspondente

sao

interceptadas pelos

captores natura s au dedicados. Desta forma , a probabilidade para as va lores de pica das primeiras

componentes poslll'vas e negativas, oblida da Figura A.S (Iinhas 1A e 3 ,

e

assumida como sendo a

probabilidade de inlerceptacao. Levando

em

d e r ~ o a razao de polaridade

de

10 de descargas

almosferic

as

positivas e 90 de descargas atmosfericas negativas,a probabllidade total de interceptacao

pode ser calculada (

ver

Tabala 5).

Cl

ABNT 201

Todos 05 dueilos reservllO

OS

33


44/78

ABNT NBR 541 9-1 :2

015

Anexo B

(informativo)

q u a ~ a o da corrente da descarga atmosferica em f u n ~ o do tempo para

efeito de analise

As formas

de

onda da corrente:

a) do primeiro Impulso

p o s i t i v ~

10/350

.Is:

b

do primeiro impulso negativo

1/200

Js,

c) dos impulsos neg ativos subsequentes 0,25/100 Ils

podem ser definidas como:

I tlT,110

i: x 10xexp -tIT2)

k 1+ I/T,l

8

.1l

onde

eo valor de pica da corrente ;

ke ator de correcao para 0 valor de pica de corrente;

eo tempo:

T ea constante de tempo de frente;

T e

a constante de tempo de cauda.

Para as formas de onda da corrente do primelfo impulso p o s i t i v ~ , primeiro impulso negativo e para as

impulsos negatlvos subsequentes para diferentes NP,sao aplicadosos parametrosdados na Tabela B.1 .

As curvas analiticas em funcao do tempo sao mostradas nas Figuras B.1 a B.6.

Tabela B .1 - Parmetros para a e q u a ~ a o B

.1

I

I Primeiro

impulso positivo

Prime

iro Impulso

negat

ivo

Impulso

nega

tivo

subsequente

Parametros

NP

NP

NP

I

I

,

I

"

IV

I

"

IIIIV

I

"

IIIIV

I kAI

200

150 100 100

I

75 50

50 37,5 25

0,93 0,93 0,93

0,986

i

0,986

0,986 0,993

0.993

0,993

T

(ps)

19 ,0

19,0

19.0 1,82 1.82

1.82 0,454 0,454 0,454

T ~ s )

485

,

485 485 285

I

285 285

143

i

143 143

34

C ABNT 2015 TOOos os direil

ol

reservados


45/78

ABNT NBR 54191 :2015

HlO %

I

11

1

I ,

I

50

%

I

J

,

I

I

I

I

/

I

I

I

I

10

% --:

i

I

/

I

i

T.

,

--

T

Figura B.1 Forma de onda da elev8 9 o da corrente do primeiro impulso positivo

100%

i

i

i

[

~

,

I

200

,

' ,

' I

j

I

~ 1 5 0

I ~

I

I

I

I

,

'

I

50

I

I

I

,.

I

T,

,-

Figura B.2 Forma de onda da cauda da corrente do primeiro impulso positivo

C ABNT 2015 - l ooos os dlfeios resefVados


46/78

ABNT NBR 5419-1 :2015

H

%

90%

V-

I

7

'

so

''''

/

,

o.

"

I

.-t=--- -T

Figura B.3 Forma de onda da eleva


47/78

BNTNBR 5419-1 :2015

"

0 + - - - t _ _ - - f - - - - - J t - c : o ~ _ + - - - - - - t _ _ - _ 1

90 -

0 ,2101$

50

% +--- t__--H - -t__--f------j---+----j

I

I

,-

f - -

T

- - - - -= -=

l

U

Figura 8 .5 - Forma de onda da eJevac;ao da corrente do impulso negativo subsequente

I

i

i

I

I

,

100 0

I

\\

I

I

50

'J

50

I

50 ,.

~

i

I

~

_I

_

i

T

I

--

Figura B.6 - Forma de onda da cauda da corrente do

impulso

negativo subsequente

I ABNT 201 Tooos os oirelos reservados

37


48/78

BNT NBR 5419-1 ;2015

A componente long a pode ser descnta como urna forma de onda retangular com urna corrente media

I

e a duracao

Tlonga de acordo

com a Tabela

3.

A densidade da amplitude

da

corrente

da

descarga almosferica (Fi

gu

ra B.7) pode ser derivada das

curvas analfticas

em

funcao

do

tempo.

38

i

2

-

E

.-

~

"

,,'

Fal)(3 relevante de

r e q u ~ n c ; a

Para &1111105 de LEMP

10

i

. ; ; ;

'

~ Primelra compener'lle negaiiva

~

kA

11200

I --...::::::

f-.-

10

1

...;

100

i

,,- j

10-

2

,

I

10

-

3

, , ~

,,

,,'

Componente subsequent negal,,,a

50

kA

0 ,251100

I

1

I ~ l _

Pnmelra componente posrtiva

7

200

kA

1 135 IlS

i

,,'

10

,

,.

1

,

,

_11

F r e q u ~ n c i a

f

(Hz)

lEe

2 7 1 O

Figura B.7 -

Densidade

da

amplitude

da corrente da

descarga atmosf

erica de acordo

com 0

NP I

BNT 2015 - Todos os direilos reser.ados


49/78

ABNT

NBR 5419-1 :2015

Anexo C

(informativo)

i m u l a ~ a o

da

corrente

da descarga atmosferica

com

a

finalidade

de ensaios

C .1

Geral

5e uma estrutura o alinglda par urna descarga atmosferica, a corrente da descarga atmosferica

distribuida pela eslrutura. Ao ensaiar componentes individuals de prote98o. recomendase que

is

lo

seja levado em

consideracao

por meio da escolha apropriada dos

parametros

de ensaio para cada

componente, Para e51a finalidade, convem que seja feila urna analise do sistema.

C 2

i m u l a ~ a o da energia especifica do primeiro

impulso

p o s i t i v ~ e da carga

d

componente long

Os parametros de ensaies sao definidos nas Tabelas C.1 e C.2, e urn exemplo de gerador de ensaio

mostrado na Figura C.1, 0 quat pade 5e r utilizado para simular a energia especifica do primelro

impulso positlvo combinada com a carga da componente longa.

Os ensaios podem ser usados para avaliar a integridade mecanica . liv

re

dos efeitos ad versos de

aquecimento e fusao.

Os para metros de ensaios relevantes para a slmulacao do primeiro impulso positivo (valor de pico de

corrente a energia especffica

WIR

e a ca(ga

Qcurta

sao dados na Tabela

C l

Recomendase que

estes para metros sejam obtidos em um unico impulso. Isto pode ser atingido por uma corrente com

decaimento aproximadamente exponencial com T2

na

faixa de 350 fls.

Os para metros relevantes para a slmulacao da componente longa (carga Qionga e duraCao Tlonga sao

dados na Tabela C.2.

Dependendo do item sob ensaio e dos mecanismos de danos esperados. os ensaios para 0 primeiro

impulso positivo ou para a componente longa podem ser aplicados individual mente ou como urn ensaio

combinado, onde a componente longa segue 0 primeiro impulso imediatamen te. Recomenda -se que

ensaios para fusao com arco sejam feilos com ambas as polaridades.

NOTA

o primeiro impulso negatlvo nao e utllizado

para

os prop6sitos de ensaios.

CI ASNT

20 15 Todos

os

dlre.lOS rese.. .ados

9


50/78

ABNT NBR 5419-1:2015

Chave de part

ida

\

. >4

l00).lH

a

300).LH

160 kV ten sao de

~ ~ ____ ~ R _ - _ o _ _ n _____ ~ _________ ~ V

G

L Gerador de co rrente

para

a

prn lll l ' ... compOn&nto curta

L Gerador de corr

ente

para a J

omponenle Iong8

NOTA

Valores aplicavels para NP

I.

Figura C.1 - Exemplo de gerador de ensaio para s i m u l ~ o da energia especifica do primeiro

impulso o s i t i v ~ e da carga da componente longa

Tabela

C.1

- Parametros de

ensaie

s para 0

primeiro

impulso positlvQ

Para

metro

s de ensa

lo

NP

Tolerancia

I

II

I

III-IV

Valor de pica da corrente

f

(kA)

200

150

;

100

10

Ca

r

ga

Qcurta

(e)

100 75

50 20

Energia especifica W/R

(MJ

/n) 10 5,6 2,5

35

;

Tabela C.2 - Parametros de ensaios

par

a a

component

e longa

Para

metro

s de ensalo

,

Ni

ve l de

p r o t e

Tolerancia

I

II

III-IV

Carga Q10nga

(C) 200 150 1

20

Durac;:ao Tlonga

(s)

05 0 5 05

,

10

C,3 Simula9ao da taxa de varia9ao da frente de onda de corrente dos impulsos

A taxa de varia9ao da corrente determina a tensao induzida magneticamente em

1890S

instalados

perto de condulores que conduzem as correnles das descargas atmosfe ricas.

A taxa de varia980 da corrente de urn impulso e definida como a elevacao da corrente i durante 0

tempo de eleva980 t (Figura C.2) .

Os

parametros de ensaio pertinentes para a simula9aO desta taxa

de varia9ao de corrente sao dados na Tabela C.3 . Exemplos de geradores de ensaios sao mostrados

nas Figuras C.3 e C.4, as quais podem ser utilizados para simular a taxa de variac;:ao da frente de

onda das correntes associadas as descargas aimosfericas diretas. A simula98a pade ser feita para 0

primeiro impulso p o s t v ~ e para 0 impulso subsequente negativo.

4

ABNT 2015 - TOOo

os

direilas rese r ..ados


51/78

ABNT NBR 5419-1 :2015

NOTA Esta simula


52/78


53/78

g

.

ABNT NBR 5419-1 :2015

Anexo

0

(informativo)

Parametros

de

ensaio para

simular os efeitos da


sobre os componentes do SPOA

0 1 Geral

Este Anexo fomece as parametros basicos que pOdem ser utiJizados em laborat6rios para s i m u

dos efeil05 das descargas atmosfericas. Esle Anexo cobre lodos as componentes de urn SPDAsuje itos

a toda ou a maior parte da corrente

das

descargas atmosfericas, e recomenda-se

que

seja utitizado em

conjunto com as normas que especificam as requisites e as ensaios para cada componente especifico.

NOTA Parametres relevantes a cerlos aspectos do sistema (por exemplo. a

o o r d e n ~ o

dos dispositivos

de proteyao contra surtos) nao sao considerados neste Anexo.

0 2

arametros de corrente relevantes

o

ponto de impacto

Os parametros das correntes das descargas atmosfericas que exercem maior n f u ~ n c i a na

in

tegridade

fisi

ca

de um SPDA sao. em gera l. 0 valor de plCO da corrente I. a carga O. a energia especifica WIR.

a duracao ea taxa de variacao media da corrente diJdt Cada para metro tende a dominar diferentes

mecam sm os de falha . como analisado em detalhe nas se

c;:6es

seguintes. Os parametros de corrente

a serem considerados para ensalos sao combinac6es destes valores. selecionados para representar,

em

laborat6rio, 0 mecanisme de falha real da parte do SPDA sob ensaio. Os cnterios para a selecao

das grandezas importantes sao dados em 0.5.

A Tabela 0 .1 apresenta os valores maximos de I Q, WIR T e di/dt a serem considerados para ensalos

em funcao do nive l de protecao requerido.

Cl A8NT 2015

-

To dos S

d

ire it0

5 rtlSI: N

ad )

s

43


54/78

uso e)lclusivo - IURY RAFAELLY LOPES SI

LV

A 081.988286-05 (Pedldo 532705 Impresso: 29/0512015

Tabela D

.1

- Resumo

dos

para

metro

s da

descarga

atmosferica a se rem considcrados nos calculos

dos

valores de ensaio para

diferentes componentes do SPDA e para diferentes

ni v

e is de

p r o t e ~ o

- - - . - . ~ - - - - -

~ - - ~ - - - - - - - - - - ~ .

Componente

Problema principal Parametros das descargas atmosfericas N

otas

~ ~

~ . ~

a p l ~

EIUS30

no ponto de impacto NP

. .ICJ

T

(por exemplo. chapas

,

200

NBR 5419_2015-Parte 1-Proteção Contra Descargas Atmosfericas-Princípios Gerais

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