1. Introdução

Os dispositivos de proteção contra surtos (DPS) são dispositivos projetados para detectar e agir contra sobretensões transitórias, como descargas atmosféricas e falhas no sistema elétrico, que podem causar danos a equipamentos elétricos e eletrônicos.

A principal função do DPS é desviar ou limitar o surto de corrente, evitando que as sobretensões excedam os limites que os equipamentos suportam, o que poderia causar danos permanentes.

Durante a operação normal, o DPS funciona como circuito aberto, não influenciar o sistema. No entanto, ao detectar um surto, ele atua em nanosegundos, reduzindo sua impedância interna e conduzindo a corrente de surto, limitando a tensão para níveis seguros para os equipamentos. Quando o surto é extinguido o DPS retorna ao seu estado original, e volta a se comportar como circuito aberto.

2. Tipos de surtos elétricos

Os surtos elétricos podem ser classificados em duas principais categorias: surtos causados por descargas atmosféricas (raios) e surtos causados por manobras na rede elétrica.

As descargas atmosféricas podem afetar instalação de maneira direta ou indireta, as descargas diretas ocorrem quando o raio atinge diretamente uma estrutura, esse fenômeno pode danificar os equipamentos da instalação quando o sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) não opera devidamente. Por outro lado, as descargas indiretas ocorrem quando a descarga atmosférica atinge o solo próximo a uma linha de energia, induzindo sobretensões na rede.

As manobras de equipamentos também geram sobretensões na rede elétrica, e os DPS também protegem os equipamentos contra esses eventos. Por exemplo, operações de chaveamento no sistema de potência podem causar transitórios de tensão.

A característica da forma de onda da descarga atmosférica define se o surto é direto ou indireto. Quando os eventos possuem duração de 10/350 µs é similar a uma descarga direta, associada a grande quantidade de energia, agora eventos com duração de 8/20 µs representam descargas indiretas ou manobras na rede, pela sua menor intensidade e duração.

3. Tipos de dispositivos de proteção contra surtos

Os DPS são classificados em três principais tipos:

• Tipo 1: Projetado para proteção contra descargas atmosféricas diretas, instalados na entrada da instalação, são extremamente recomendados para locais que possuem grande incidência e probabilidade de ser atingido por descargas atmosféricas;
• Tipo 2: Protegem contra descargas indiretas e efeitos de chaveamento, instalados em quadros de distribuição ou próximos aos equipamentos, são projetados para proteger os equipamentos dissipando pequenas quantidades de energia;
• Tipo 3: Dispositivos de terminação que eliminam surtos residuais, instalados próximos aos equipamentos sensíveis, são os mais rápidos, e eliminam os surtos de tensão residuais, recomendado para serem instalados próximos aos aparelhos eletroeletrônicos finais.

4. Tecnologias utilizadas

As principais tecnologias empregadas nos DPS são centelhador, varistores e DPS combinados.

• Centelhador: são os dispositivos respondem conforma ocorre uma variação de tensão, apresentam uma grande impedância entre seus terminais, mas quando o surto é identificado a impedância cai significamente, criando o centelhamento que desvia o surto;
• Varistores: são resistores que variam seu valor conforme a tensão, trabalha com alta impedância quando não há surtos e reduz sua impedância durante os surtos. Possuem resposta rápida, porem tem menor capacidade de descarga em comparação ao centelhador.

DPS combinados: utiliza a combinação dos centelhadores e varistores, tem a capacidade de dissipar grandes quantidades de energia e ao mesmo tempo realiza proteção limitando a tensão.

5. Seleção do DPS

A escolha do DPS ideal para uma instalação depende de diversos fatores, como a característica da rede elétrica, o nível de proteção (Up) necessário para os equipamentos a serem protegidos, a corrente de descarga nominal (In) e a corrente máxima de descarga (Imax) suportada pelo DPS. A instalação correta do DPS, com cabos curtos e conexão à barra equipotencial correta, é fundamental para garantir sua eficácia na proteção.

Outro fator importante é a distância entre o DPS e o equipamento a ser protegido influência a eficácia da proteção. Distâncias maiores podem exigir a instalação de DPS adicionais em cascata para garantir a proteção adequada. A configuração em cascata consiste em instalação de múltiplos DPS, com coordenação de energia, isso garante que a energia do surto seja distribuída entre os DPSs, protegendo os equipamentos e os próprios DPSs.

Um sistema de aterramento eficaz é crucial para o bom funcionamento do DPS. O aterramento deve ser projetado para garantir a equipotencialização da instalação, minimizando as diferenças de potencial entre as partes metálicas e o sistema durante um surto. As normas IEC 61312-1 e IEC 1024 fornecem diretrizes para o projeto de aterramento.