As centrais hidroelétricas combinam infraestruturas de grande dimensão, equipamentos elétricos sensíveis e elementos expostos que exigem uma estratégia de proteção contra o raio adaptada a cada zona. Descubra como abordar a sua proteção de forma integrada.
As centrais hidroelétricas desempenham um papel fundamental na produção de energia renovável, mas as suas características exigem uma proteção contra o raio especialmente cuidada. A sua localização, a presença de estruturas exteriores, subestações, linhas elétricas e equipamentos de controlo, juntamente com a necessidade de garantir a continuidade do serviço, fazem com que uma trovoada possa representar um risco tanto para as pessoas como para a própria infraestrutura. Por esse motivo, a proteção deve ser concebida de forma integrada, combinando diferentes medidas de acordo com as características de cada zona.
DIFERENTES NECESSIDADES DE PROTEÇÃO
Uma central hidroelétrica integra áreas com características muito distintas. O edifício de produção, a subestação exterior, os sistemas elétricos, as comunicações e as zonas de trabalho ao ar livre não apresentam o mesmo nível de exposição nem exigem, necessariamente, a mesma solução de proteção.
A norma IEC 62305 aborda a proteção contra o raio numa perspetiva global, contemplando a avaliação do risco, a proteção de estruturas e pessoas, bem como a proteção dos sistemas elétricos e eletrónicos internos. No entanto, as necessidades de proteção não dependem apenas das diferentes áreas existentes numa central. A própria tipologia da instalação condiciona também a sua configuração, dimensões, nível de exposição e a distribuição dos elementos críticos.
Existem diferentes tipos de centrais hidroelétricas em função de fatores como a disponibilidade dos recursos hídricos, a capacidade de produção necessária e as condições geográficas. As centrais a fio de água, com albufeira, de bombagem ou de derivação apresentam configurações distintas que devem ser consideradas na definição de uma estratégia de proteção.
As características e a configuração de cada tipo de central influenciam a análise das suas necessidades de proteção contra o raio.
Por esse motivo, o projeto deve começar por uma análise das características da instalação, do ambiente envolvente e da regulamentação aplicável, identificando os elementos críticos e definindo as medidas de proteção mais adequadas. Numa infraestrutura desta natureza, nem todas as zonas devem ser protegidas da mesma forma nem recorrendo a uma única tecnologia. A solução deve adaptar-se às necessidades de cada área, mantendo uma estratégia de proteção integrada. É precisamente aqui que a combinação de diferentes tecnologias assume uma importância fundamental.
PROTEÇÃO DO EDIFÍCIO ATRAVÉS DE UM SISTEMA PDI
Para a proteção externa dos edifícios da central pode ser adotado um sistema de proteção com para-raios com dispositivo de ionização (PDI), sempre em conformidade com a regulamentação aplicável ao projeto. O objetivo é dispor de um sistema capaz de intercetar a descarga atmosférica e conduzir a corrente do raio até à terra através de um percurso definido e devidamente dimensionado.
No entanto, o captor é apenas um dos elementos do sistema. Uma proteção externa eficaz exige a correta integração do sistema de captação, dos condutores de descida e da rede de terra, bem como o estudo das distâncias de separação e das ligações equipotenciais necessárias.
A geometria do edifício, a sua altura, os elementos existentes na cobertura e o nível de proteção exigido irão condicionar o dimensionamento e a localização do PDI, de forma a garantir a zona de proteção necessária. Esta solução permite proteger o edifício principal de acordo com a sua geometria, mas a abordagem altera-se quando se trata de uma das áreas mais críticas da central: a subestação elétrica.
SISTEMA CONVENCIONAL PARA A PROTEÇÃO DA SUBESTAÇÃO
Uma subestação elétrica apresenta uma configuração completamente diferente da de um edifício. Transformadores, barramentos, isoladores e outros equipamentos de alta tensão encontram-se distribuídos numa área aberta, onde é necessário analisar cuidadosamente a exposição de cada elemento a um eventual impacto direto de raio.
Neste caso, a proteção pode ser assegurada através de um sistema convencional de captação, utilizando hastes Franklin, mastros e/ou cabos de guarda para criar as zonas de proteção necessárias sobre os equipamentos da subestação.
Não se trata de instalar captores de forma arbitrária, mas sim de determinar, recorrendo a métodos de projeto adequados, quais os equipamentos que ficam efetivamente protegidos contra impactos diretos. De facto, a norma IEEE 998-2026 é especificamente dedicada ao projeto do sistema de blindagem contra impactos diretos em subestações, contemplando tanto os métodos clássicos como o Modelo Eletrogeométrico (Electrogeometric Model – EGM) para definir essa proteção.
A rede de terra assume igualmente um papel fundamental neste tipo de instalação. A corrente do raio deve ser dissipada de forma segura e eficiente, sendo essencial que o projeto tenha em consideração a equipotencialização e a proteção contra diferenças de potencial perigosas.
ANTECIPAR PARA PROTEGER AS PESSOAS
Existe ainda um risco que os sistemas de proteção da infraestrutura, por si só, não conseguem eliminar: a exposição dos trabalhadores durante uma trovoada. As centrais hidroelétricas podem exigir operações de inspeção, manutenção ou intervenção em zonas exteriores e locais expostos. Nestas situações, o facto de uma instalação estar protegida contra impactos diretos de raio não significa que seja seguro continuar a trabalhar ao ar livre durante uma trovoada. Por esse motivo, a proteção pode ser complementada com um sistema de alerta precoce, como o PREVISTORM® Thunderstorm Warning System.
O PREVISTORM® é um dispositivo concebido de acordo com a norma IEC 62793:2020, que monitoriza continuamente os processos de eletrificação das nuvens através de um sensor de campo elétrico e gera alertas que permitem identificar o risco de ocorrência de descargas atmosféricas antes da primeira descarga. O sistema permite igualmente identificar quando o risco diminui, uma informação particularmente útil para decidir quando ativar um protocolo de segurança e quando as atividades podem ser retomadas.
Numa central hidroelétrica, esta capacidade pode ser utilizada para implementar protocolos preventivos destinados aos trabalhadores em zonas exteriores, como interromper determinadas operações, abandonar áreas expostas e dirigir-se para locais seguros antes que o risco atinja níveis críticos. Desta forma, a estratégia evolui da proteção contra o impacto para a prevenção do risco associado à trovoada.
UMA ESTRATÉGIA INTEGRADA PARA PROTEGER A PRODUÇÃO HIDROELÉTRICA
A proteção contra o raio numa central hidroelétrica não deve ser encarada como uma escolha entre um sistema PDI e um sistema convencional. A verdadeira estratégia consiste em combinar diferentes medidas de proteção onde estas acrescentam maior valor. Um sistema PDI pode proteger os edifícios da central; um sistema convencional com hastes Franklin, mastros e cabos de guarda pode proporcionar a blindagem necessária na subestação; os SPD, a equipotencialização e a rede de terra contribuem para proteger os sistemas elétricos e eletrónicos; e um sistema de alerta precoce como o PREVISTORM® permite incorporar a prevenção para as pessoas que trabalham em zonas expostas.
Na INGESCO, abordamos cada projeto através da análise das características da instalação, do ambiente envolvente e da regulamentação aplicável, de forma a definir uma solução adaptada às necessidades reais de cada infraestrutura. Porque, numa instalação destinada à produção de energia, proteger contra o raio significa também proteger as pessoas, preservar os equipamentos e contribuir para a continuidade da operação.