O que é um Dispositivo de Proteção contra Surtos (SPD)? Guia Completo sobre Tipos, Princípios de Funcionamento e Seleção

O que é um Dispositivo de Proteção contra Surtos (SPD)?

Um Dispositivo de Proteção contra Surtos (SPD) é um dispositivo de proteção elétrica projetado para limitar sobretensões transitórias e desviar correntes de surto. Em condições normais de operação, o SPD permanece em estado de alta impedância e tem pouco ou nenhum efeito no sistema elétrico. Quando raios, chaveamento da concessionária, partida e parada de motores ou outros eventos transitórios causam um aumento súbito na tensão da linha, o SPD comuta rapidamente para um estado condutivo de baixa impedância. Isso fornece um caminho de descarga para a corrente de surto enquanto limita a tensão residual que chega aos equipamentos a jusante, reduzindo assim o risco de ruptura do isolamento, danos a componentes eletrônicos, falha de equipamentos e paradas não planejadas.

O projeto, os testes de desempenho e a aplicação prática dos DPS devem estar em conformidade com as normas pertinentes. IEC 61643-11 especifica os requisitos de desempenho e métodos de teste para dispositivos de proteção contra surtos conectados a sistemas de energia AC de baixa tensão, enquanto O Artigo 242 da NFPA 70, o Código Elétrico Nacional (NEC), trata da aplicação de proteção contra surtos em instalações elétricas nos Estados Unidos. Essas normas fornecem orientações importantes para os testes, a seleção e a instalação de DPS, ajudando a melhorar a segurança e a confiabilidade dos modernos sistemas de distribuição de energia de baixa tensão.

O que é um Surto Elétrico?

Um surto elétrico é um pico de curta duração na tensão ou na corrente que percorre um circuito de potência, controle ou comunicação. Normalmente, ele aumenta muito rapidamente e depois decai ao longo de um período mais longo.
Embora o evento possa durar apenas alguns microssegundos, a tensão resultante pode ser alta o suficiente para danificar isolamentos, componentes eletrônicos, equipamentos de controle e outras cargas sensíveis.
IEC 60050-161 define um surto como uma onda transitória que se propaga ao longo de uma linha ou circuito e é caracterizada por um aumento rápido seguido de um decaimento mais lento.

O que Causa Surtos Elétricos?

Os surtos elétricos são comumente associados a duas fontes principais: eventos relacionados a raios e operações de manobra no sistema de energia.
Os raios podem introduzir sobretensões transitórias por meio de descargas diretas, descargas próximas ou tensões induzidas em condutores conectados. Surtos de manobra podem ocorrer quando motores, transformadores, bancos de capacitores, contatores, relés ou outras cargas de alta potência são energizados ou desconectados.
IEC 61000-4-5 fornece métodos padronizados para testar a imunidade de equipamentos elétricos e eletrônicos contra surtos unidirecionais causados por efeitos de raios e transitórios de manobra no sistema de energia.

COMPARAÇÃO ENTRE SURTOS DE RAIOS E SURTOS DE MANOBRA

Parâmetro	Surto de Raio	Surto de Manobra
Formas de Onda Típicas	10/350 μs para corrente direta de raio; 8/20 μs para corrente de surto induzida; 10/700 μs para linhas de comunicação	Onda de tensão de 1,2/50 μs e onda de corrente de 8/20 μs
Frequência de Ocorrência	Relativamente infrequente e principalmente associada a tempestades	Mais frequente e pode ocorrer sempre que equipamentos elétricos são ligados ou desligados
Nível de Energia	Energia muito alta, podendo atingir centenas de quilojoules e causar danos imediatos aos equipamentos	Energia geralmente mais baixa, mas a exposição repetida pode degradar gradualmente os componentes
Abordagem de Proteção Recomendada	SPD Tipo 1 na entrada principal de serviço, seguido por proteção contra surtos coordenada a jusante	SPD Tipo 2 ou Tipo 3 instalado em quadros de distribuição ou próximo a equipamentos sensíveis
Faixa Típica de Sobretensão	De vários quilovolts a dezenas de quilovolts	De várias centenas de volts a vários quilovolts
Fontes comuns	Descargas atmosféricas diretas, descargas próximas, elevação do potencial de terra e efeitos de raios induzidos	Motores, transformadores, bancos de capacitores, contatores, relés e outros dispositivos de comutação
Impacto típico	Ruptura de isolamento, arco elétrico, danos em cabos, incêndio ou falha imediata do equipamento	Degradação de componentes eletrônicos, mau funcionamento do sistema de controle, erros de dados ou redução da vida útil do equipamento

Como funciona um dispositivo de proteção contra surtos?

Um Dispositivo de Proteção contra Surtos (SPD) funciona como um dispositivo automatizado e ultrarrápido pressão elétrica automatizada e ultrarrápida.

Em condições normais da rede, o SPD atua como um interruptor aberto com resistência interna (impedância) extremamente alta, impedindo qualquer fluxo de energia através dele. No entanto, quando um pico de sobretensão (causado por raios ou chaveamento da rede) entra no sistema, o SPD reage instantaneamente em nanossegundos, reduzindo sua resistência para quase zero. Isso cria um caminho paralelo seguro que desvia a enorme corrente de surto para longe dos equipamentos sensíveis e diretamente para o terra.

O processo de funcionamento em 3 etapas

1. Estado Normal (Alta Impedância): Quando a tensão da linha permanece dentro dos limites operacionais normais, os componentes internos mantêm uma impedância de vários megaohms. O SPD permanece “invisível” ao circuito e praticamente não consome corrente de fuga.
2. Evento de Surto (Impedância Baixa Instantânea): No momento em que uma tensão transitória excede o limiar de limitação (Uc) do SPD, os elementos internos não lineares mudam de alta resistência para baixa resistência em menos de 25 nanosegundos.
3. Desvio de Corrente e Reinicialização (Dissipação de Energia): A energia do surto é canalizada com segurança através do condutor de aterramento (PE). Quando o pico transitório diminui e a tensão da linha retorna ao normal, os componentes internos se recuperam automaticamente para o estado de alta impedância, restaurando as operações padrão do circuito.

Os Componentes Principais Internos: MOV vs. GDT

O mecanismo de funcionamento depende de componentes elétricos não lineares de alto desempenho construídos dentro do módulo:

• Varistores de Óxido Metálico (MOV): O componente mais amplamente utilizado em SPDs Tipo 2 para AC e DC. Os MOVs apresentam uma queda acentuada na resistência elétrica conforme a tensão aumenta, oferecendo capacidades excepcionais de absorção de energia e tempos de resposta subnanosegundo.

• Tubos de Descarga de Gás (GDT): Comumente empregados em arquiteturas de centelhadores Tipo 1 ou na proteção de linhas de comunicação. Os GDTs faíscam e ionizam o gás quando acionados, sendo capazes de descarregar altas correntes de raios sem destruição térmica.

Quais São os Principais Tipos de Dispositivos de Proteção contra Surtos?

Um evento súbito de raio ou o chaveamento e partida de equipamentos de alta potência em uma instalação industrial podem gerar uma sobretensão transitória de alta magnitude em um período muito curto. Esses surtos podem danificar controladores caros, servidores, acionamentos de frequência variável e outros equipamentos eletrônicos sensíveis. Em casos graves, podem até causar a paralisação de uma linha de produção inteira. No entanto, nem todo dispositivo de proteção contra surtos é projetado para suportar correntes de raio de alta energia, e nem todo tipo de SPD é adequado para instalação no mesmo ponto do sistema de distribuição elétrica.

Um dispositivo de proteção contra surtos pode ser entendido como o "airbag" do sistema elétrico, mas cada tipo de SPD possui um papel de proteção claramente definido. Desde a primeira linha de defesa na entrada de serviço do edifício, onde correntes de surto de alta energia são desviadas, até a proteção intermediária em painéis de distribuição e a proteção fina próxima a equipamentos sensíveis, DPS Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3 operam em diferentes níveis do sistema de proteção. Além disso, DPS combinados Tipo 1+2 integram a capacidade de descarga de corrente de raio de um dispositivo Tipo 1 com o desempenho de limitação de tensão de um dispositivo Tipo 2 em uma única unidade, tornando-os uma solução prática para entradas de serviço e quadros de distribuição principais. A proteção eficaz contra surtos depende da seleção e coordenação desses dispositivos de acordo com o risco do sistema, o local de instalação e a capacidade de suportar impulsos do equipamento protegido.

Dispositivo de Proteção contra Surtos Tipo 1

Os DPS Tipo 1 são dispositivos de proteção primária instalados no lado da linha da entrada de serviço principal (entre o secundário do transformador da concessionária e o disjuntor principal de serviço).

• Função Principal: Projetados para suportar transitórios de alta energia causados por raios diretos ou próximos e comutação da rede elétrica antes que o surto alcance o painel de distribuição principal.
• Padrão de Teste e Forma de Onda: Avaliados sob as normas IEC 61643 usando a forma de onda de corrente de impulso 10/350 μs (Iimp), que simula descargas de energia de pico elevado.

Dispositivo de Proteção contra Surtos Tipo 1+2 (Tipo Combinado)

Os DPS Tipo 1+2 (também classificados como Classe I+II) combinam a capacidade de descarga de impulso de alta energia de um dispositivo Tipo 1 com o baixo nível de proteção de tensão (Up) de um dispositivo Tipo 2 em uma única unidade compacta.

• Função Principal: Desviam diretamente correntes de raio diretas de alta energia enquanto fixam simultaneamente transitórios de comutação de baixo nível, fornecendo proteção contínua sem exigir distância mínima de desacoplamento entre unidades Tipo 1 e Tipo 2 separadas.
• Padrão de Teste e Forma de Onda: Testados duplamente sob as normas IEC 61643 para correntes de impulso 10/350 μs (Iimp) e correntes de descarga nominais/máximas 8/20 μs (In / Imax).

Nota de Engenharia：
A proteção eficaz contra surtos depende de proteção coordenada em diferentes níveis. DPS Tipo 1 ou Tipo 1+2 lidam com surtos de alta energia na entrada do sistema, DPS Tipo 2 protegem circuitos de distribuição e DPS Tipo 3 fornecem proteção fina para equipamentos sensíveis.

SPD Tipo 1, Tipo 2, Tipo 3 e Tipo 1+2: Principais Diferenças

Característica	SPD Tipo 1	SPD Tipo 1+2	SPD Tipo 2	SPD Tipo 3
Função principal	Desvia corrente de raio direta	Combina descarga de corrente de raio e proteção contra surtos	Protege contra raios induzidos e surtos de comutação	Proteção final para equipamentos sensíveis
Local de Instalação	Entrada de serviço	Entrada de serviço ou quadro de distribuição principal	Quadro de distribuição principal ou secundário	Próximo ao equipamento protegido
Forma de onda de teste	10/350 μs	10/350 μs e 8/20 μs	8/20 μs	Onda combinada
Parâmetros principais	Iimp, Up	Iimp, In, Imax, Up	In, Imax, Up	Uoc, Up
Estágio de proteção	Proteção primária	Proteção primária e secundária	Proteção secundária	Proteção final

A tabela acima fornece uma comparação rápida dos quatro principais tipos de SPD. Na prática, a seleção do dispositivo de proteção contra surtos adequado depende da localização da instalação, risco de exposição a descargas atmosféricas, configuração do sistema e nível de proteção requerido. Em muitas instalações, múltiplos tipos de SPD são coordenados para alcançar uma proteção eficaz contra surtos em todo o sistema elétrico.

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Como Selecionar o Dispositivo de Proteção contra Surtos (SPD) Adequado

Escolher o Dispositivo de Proteção contra Surtos (SPD) correto envolve mais do que simplesmente selecionar a classificação de corrente de descarga mais alta. A tensão do sistema, localização da instalação, exposição a descargas atmosféricas, arranjo de aterramento e coordenação entre estágios de proteção desempenham um papel crítico na determinação do desempenho geral da proteção contra surtos. O exemplo a seguir ilustra por que a seleção adequada do SPD é essencial.

No final de 2023, uma forte tempestade varreu uma instalação industrial de manufatura no centro do Texas. Uma descarga direta de raio atingiu a linha de utilidade a menos de 200 metros do pátio principal de distribuição de energia da instalação. A planta tinha um supressor de surtos básico instalado no quadro de baixa tensão principal, levando a gerência da planta a acreditar que suas operações estavam totalmente protegidas.

Em milissegundos, a realidade da proteção incompleta contra surtos se desenrolou:

• Perda financeira massiva: O impulso inicial de alta energia sobrecarregou o protetor de painel único, enviando uma sobretensão transitória severa através da rede de distribuição interna.
• Danos catastróficos ao equipamento: Mais de 15 inversores de frequência variável (VFDs), dezenas de controladores lógicos programáveis (CLPs), matrizes de sensores sensíveis e centros de usinagem CNC computadorizados sofreram falha imediata de isolamento e falha de placa de circuito.
• Parada não planejada e cara: Toda a linha de produção automatizada ficou fora de operação por 16 dias enquanto componentes de reposição eram adquiridos e reengenhados, resultando em mais de $1,2 milhão em custos diretos de substituição de hardware e perda de produtividade operacional.

Uma análise de engenharia forense conduzida após o incidente revelou a causa raiz: falta de proteção contra surtos em cascata e multiestágio. A instalação dependia de um único dispositivo de proteção na entrada principal, esperando que ele absorvesse correntes de raio de alta energia enquanto simultaneamente limitava picos de tensão de baixo nível para microeletrônicos sensíveis a jusante—uma tarefa que nenhum dispositivo único é projetado para realizar sozinho.

Sobretensões transitórias—sejam geradas externamente por descargas diretas ou indiretas de raios, ou internamente pela comutação de cargas indutivas pesadas—seguem caminhos físicos previsíveis. Proteger uma infraestrutura industrial, comercial ou residencial requer uma arquitetura de proteção em camadas e escalonada, definida por padrões internacionais reconhecidos, como IEC 61643-01 e UL 1449.

Para selecionar o SPD correto, vários fatores-chave devem ser considerados, incluindo o sistema de energia, tensão de operação, tipo de SPD, nível de proteção e requisitos de instalação.

Seleção de SPD em Resumo

• Etapa 1: Confirme o sistema de energia e selecione Uc
• Passo 2: Selecione o Tipo de SPD com Base na Localização da Instalação e na Zona de Proteção contra Raios (LPZ)
• Etapa 3: Determine Iimp, In e Imax
• Etapa 4: Verifique o nível de proteção de tensão Up
• Etapa 5: Confirme o número de polos, dispositivo de desconexão, sinalização remota e proteção de backup
• Etapa 6: Verifique a coordenação de energia entre vários DPS

As seções seguintes explicam cada passo com mais detalhes e mostram como esses fatores afetam a seleção do SPD.

Etapa 1: Confirme o sistema de energia e selecione Uc

Sistema de energia	Seleção típica de Uc	Nota de seleção
Sistema 230/400 V TN-S, TN-C-S ou TT	275 V AC para proteção L–N	Seleção comum para sistemas de distribuição padrão de 230 V AC
Sistema 400 V IT	Selecione de acordo com a maior tensão possível entre linha e terra	A tensão para terra pode aumentar durante a primeira falha de isolamento
Sistema Solar PV DC	Ucpv deve ser maior que a tensão máxima de circuito aberto do arranjo fotovoltaico (PV)	Considere o aumento de Voc em baixa temperatura e a tensão do sistema, como 600 V, 1000 V ou 1500 V DC

Passo 2: Selecione o Tipo de SPD com Base na Localização da Instalação e na Zona de Proteção contra Raios (LPZ)

Os tipos de SPD devem ser selecionados de acordo com a localização da instalação, zona de proteção contra raios, risco de corrente de raio e a capacidade de suportar impulsos dos equipamentos a jusante. Categorias comuns de SPD para sistemas de baixa tensão incluem SPD Tipo 1, Tipo 2, Tipo 3 e SPD combinados Tipo 1+2.

SPD Tipo 1 – Proteção contra Corrente de Raio

• Localização da instalação: Entrada de serviço do edifício, quadro principal de baixa tensão e o limite entre ZPR 0 e ZPR 1.
• Função Principal: Descarga correntes de raio de alta energia que podem entrar na instalação elétrica através da alimentação de energia de entrada.
• Parâmetros Principais: Testado com forma de onda 10/350 μs. Classificações comuns de Iimp incluem 12,5 kA, 25 kA e valores superiores. O nível de proteção de tensão, Up, é comumente em torno de 2,5 kV, dependendo do projeto do produto.
• Aplicações Típicas: Instalações industriais, instalações externas, edifícios grandes e instalações com sistemas de proteção contra raios externos ou alto risco de correntes de raio diretas.

Um SPD Tipo 1 é principalmente destinado a lidar com alta energia de corrente de raio. Proteções adicionais a jusante Tipo 2 ou Tipo 3 podem ainda ser necessárias para reduzir a tensão residual que atinge equipamentos sensíveis.

SPD Tipo 2 – Proteção contra Surtos em Nível de Distribuição

• Localização da instalação: Quadros de distribuição principais, quadros de subdistribuição, painéis de energia de oficina e armários de controle industrial.
• Função Principal: Protege contra surtos induzidos por raios, transitórios de chaveamento e energia residual de surto que passa por um SPD Tipo 1 a montante.
• Parâmetros Principais: Testado com forma de onda 8/20 μs. Classificações comuns incluem In de 20 kA e Imax de 40–80 kA. O nível de proteção de tensão, Up, é comumente entre 1,5 e 1,8 kV.
• Aplicações Típicas: Edifícios residenciais, instalações comerciais e sistemas gerais de distribuição de energia industrial.

SPDs Tipo 2 protegem sistemas elétricos contra surtos induzidos por raios, transitórios de chaveamento e energia residual de surto que passa por um SPD Tipo 1 a montante.

SPD Tipo 3 – Proteção Final para Equipamentos Sensíveis

• Localização da instalação: Próximo a CLPs, inversores de frequência variável, servidores, instrumentos, tomadas e outros equipamentos terminais sensíveis.
• Função Principal: Limita ainda mais a sobretensão residual e fornece proteção de estágio final para equipamentos eletrônicos sensíveis.
• Parâmetros Principais: Testado com uma onda combinada. Os parâmetros principais são Uoc e Up, embora alguns produtos também possam especificar uma corrente de descarga nominal.
• Aplicações Típicas: Sistemas de automação, equipamentos de comunicação, servidores, instrumentos de medição e outras cargas eletrônicas sensíveis.

SPDs Tipo 3 possuem capacidade limitada de manuseio de energia e normalmente devem ser coordenados com um SPD Tipo 1, Tipo 2 ou Tipo 1+2 a montante.

SPD Combinado Tipo 1+2 – Proteção contra Corrente de Raio e Surtos

• Localização da instalação: Entradas de serviço de edifícios, quadros gerais principais, painéis de distribuição AC para sistemas solares PV, quadros de distribuição compactos e instalações retrofit.
• Função Principal: Combina capacidade de descarga de corrente de raio e limitação de tensão de surto em um único dispositivo.
• Parâmetros Principais: Iimp, In, Imax e Up devem todos ser considerados. As classificações comuns de Iimp incluem 12,5 kA e 25 kA por polo, enquanto In é comumente 20 kA ou superior. Os valores finais devem ser confirmados de acordo com as especificações do produto e os requisitos do projeto.
• Aplicações Típicas: Instalações industriais, edifícios comerciais, sistemas PV solares, quadros compactos e projetos onde o espaço de instalação é limitado.

Um SPD Tipo 1+2 atende aos requisitos de proteção Tipo 1 e Tipo 2 em um único dispositivo. Combina alta capacidade de descarga de corrente de raio com proteção limitadora de tensão.

Guia de Seleção de SPD por Aplicação

Condição de Aplicação	Tipo de SPD Recomendado	Local de Instalação Típico	Parâmetros-Chave
Edifício com sistema de proteção contra raios externo	Tipo 1 ou Tipo 1+2	Entrada de serviço ou quadro principal	Iimp, Up
Sistema geral de distribuição residencial ou comercial	Tipo 2	Quadro de distribuição principal ou secundário	In, Imax, Up
Equipamento eletrônico sensível	Tipo 3	Próximo ao equipamento protegido	Uoc, Up
Instalação industrial com alta exposição a raios	Tipo 1+2 com proteção Tipo 2 a jusante	Quadro principal e quadros de subdistribuição	Iimp, In, Up
Sistema solar PV DC	Tipo DC 1+2 ou Tipo DC 2	Caixa combinadora PV ou quadro de distribuição DC	Ucpv, Iimp ou In, Up
Cargas sensíveis localizadas longe do quadro de distribuição principal	Tipo 2 ou Tipo 3 adicional	Próximo ao equipamento a jusante	Up, coordenação

Etapa 3: Determine Iimp, In e Imax

A corrente de descarga nominal de um SPD deve ser selecionada conforme a energia de surto esperada, local de instalação, exposição a raios e tipo de SPD. Os três principais parâmetros de corrente são Iimp, In e Imax.

Iimp – Corrente de Descarga de Impulso

Iimp representa a corrente de impulso de raio que um SPD Tipo 1 ou Tipo 1+2 pode descarregar sob uma forma de onda 10/350 μs.
É usado principalmente para avaliar a capacidade do SPD de suportar correntes de raio de alta energia na entrada de serviço ou na fronteira LPZ 0–LPZ 1.

Os valores nominais comuns de In incluem:

• 10 kA para proteção de terminais de serviço leve
• 20 kA para distribuição residencial e comercial geral
• 30–40 kA ou superior para instalações industriais e de alta exposição

Para a maioria dos quadros de distribuição principais e secundários, um valor nominal de In de 20 kA ou superior é comumente selecionado.

Imax – Corrente Máxima de Descarga

Imax representa a corrente de surto máxima de 8/20 μs que um SPD pode descarregar uma vez ou um número limitado de vezes sem falhar.
Imax é normalmente superior a In, mas não deve ser usado como único critério de seleção porque não representa a capacidade de operação repetida do SPD.

Os valores típicos de Imax incluem:

• 20–40 kA para sistemas de distribuição geral
• 40–80 kA para instalações industriais
• Valores mais elevados para ambientes de surto severos

Guia de Seleção Prática

Condição de Instalação	Foco do Parâmetro Recomendado
Entrada de serviço do edifício com sistema de proteção contra raios	Priorizar Iimp
Quadro de distribuição principal ou secundário	Priorizar In e Imax
Instalação industrial com alta exposição a raios	Iimp e In mais elevados
Equipamento terminal sensível	Um Up mais baixo é geralmente mais importante do que um valor nominal de corrente muito elevado
SPD Tipo 1+2	Verificar Iimp, In, Imax e Up em conjunto

Etapa 4: Verifique o nível de proteção de tensão Up

O nível de proteção de tensão, Para cima, indica a capacidade do SPD de limitar a tensão de surto sob condições de teste especificadas. É um valor declarado fornecido pelo fabricante e representa o nível de proteção alcançado quando o SPD descarrega a corrente de impulso especificada.
Um Up mais baixo geralmente significa que menos tensão de surto é permitida passar para o equipamento a jusante. No entanto, o Up não deve ser avaliado isoladamente. Deve ser considerado em conjunto com a tensão do sistema, tensão operacional contínua máxima Uc, capacidade de corrente de descarga, capacidade de suportar sobretensão temporária e a tensão de suportabilidade a impulso do equipamento protegido.

Comparar Up com a Tensão de Suportabilidade a Impulso do Equipamento

O SPD selecionado deve limitar a tensão de surto a um nível abaixo da tensão de suportabilidade a impulso do equipamento a jusante.
Um princípio prático de seleção é:

• O nível de proteção eficaz no equipamento deve permanecer abaixo da tensão de suportabilidade a impulso nominal do equipamento.

Uma margem de segurança suficiente deve ser permitida porque a tensão real que chega ao equipamento pode ser superior ao valor de Up indicado na folha de dados.

Considerar o Comprimento do Cabo de Instalação

O valor de Up é medido nos terminais do SPD sob condições de laboratório especificadas. Numa instalação real, a indutância dos condutores de ligação pode adicionar tensão extra durante a descarga de surto.

Portanto:

• Manter os condutores de ligação o mais curtos e diretos possível.
• Evitar laços desnecessários e curvas acentuadas.
• Posicionar o SPD próximo do circuito protegido.
• Instalar proteção adicional a jusante quando o equipamento protegido estiver longe do SPD principal.

Cabos de ligação longos podem reduzir a eficácia mesmo de um SPD com Up baixo. A instalação correta é, portanto, tão importante quanto a seleção do produto. A Phoenix Contact também observa que condutores de ligação excessivamente longos podem criar problemas de instalação e recomenda atenção ao comprimento e ao layout dos cabos. 

Foco de Seleção Prática

Posição de Proteção	Foco Principal de Seleção
Entrada de serviço do edifício	Equilibrar Iimp e Up
Quadro de distribuição principal ou secundário	Verificar In, Imax e Up
Equipamento eletrônico sensível	Selecionar um Up suficientemente baixo e instalar o SPD próximo da carga
SPD combinado Tipo 1+2	Verificar Iimp, In e Up em conjunto
Longa distância entre quadros de distribuição	Considere um SPD adicional a jusante

Nota de Engenharia：
Não selecione um SPD com base apenas no menor valor de Up. Um SPD com um Up baixo, mas capacidade de descarga insuficiente, pode ser danificado pela corrente de surto esperada. Por outro lado, um SPD com alta capacidade de descarga, mas um Up excessivamente alto, pode não proteger adequadamente equipamentos sensíveis.
A seleção final deve equilibrar:
Uc + Up + Iimp/In/Imax + tensão de suporte do equipamento + distância de instalação

Etapa 5: Confirme o número de polos, dispositivo de desconexão, sinalização remota e proteção de backup

Após selecionar o tipo de SPD e as classificações elétricas, confirme que o dispositivo corresponde à configuração do sistema e aos requisitos de instalação. O número de polos, a função de desconexão interna, a opção de sinalização remota e o dispositivo de proteção de backup afetam a segurança e a confiabilidade da instalação.

Confirme o Número de Polos

A configuração do polo do SPD deve corresponder ao sistema de energia, arranjo dos condutores e modo de proteção.

Sistema de energia	Configuração Comum de SPD
Sistema monofásico L–N	1P+N ou 2P
Sistema trifásico de três fios	3P
Sistema trifásico de quatro fios	3P+N ou 4P
Sistema TN-C	Proteção entre condutores de fase e PEN
Sistema TN-S ou TN-C-S	Proteção entre L–N e N–PE, dependendo do circuito selecionado
Sistema TT	Comumente utiliza um circuito 3+1 ou 1+1
Sistema DC ou PV	Selecione a configuração do polo de acordo com a tensão do sistema, polaridade e arranjo de aterramento

O número de polos sozinho não é suficiente para determinar a adequação. O circuito de proteção também deve corresponder ao arranjo de aterramento do sistema e à tensão que pode aparecer entre os condutores.

Verifique o Dispositivo de Desconexão

A maioria dos SPDs inclui um dispositivo de desconexão térmica interno que separa o componente de proteção do sistema de energia quando atinge o fim de sua vida útil ou superaquecimento.
O dispositivo de desconexão ajuda a reduzir o risco de:

• Corrida térmica
• Superaquecimento
• Curto-circuito
• Incêndio causado por um MOV ou outro componente de proteção com falha

O SPD também deve fornecer um indicador de status claro para que o pessoal de manutenção possa identificar quando o módulo de proteção precisa ser substituído.

Determine se a Sinalização Remota é Necessária

Um contato de sinalização remota permite que o status operacional do SPD seja monitorado a partir de um painel de controle, sistema de alarme, PLC ou sistema de gerenciamento de edifícios.

A sinalização remota é particularmente útil em:

• Subestações não atendidas
• Linhas de produção industrial
• Centros de dados
• Instalações de telecomunicações
• Usinas solares PV
• Sistemas de energia críticos

Quando o monitoramento remoto é necessário, verifique o tipo de contato, arranjo dos terminais, tensão nominal e corrente nominal do contato de sinalização.

Selecione o Dispositivo de Proteção de Backup

Um SPD pode exigir um fusível ou disjuntor a montante para proteger o circuito se o SPD falhar ou desenvolver um curto-circuito interno.

O dispositivo de proteção de backup deve ser selecionado de acordo com:

• O fusível ou disjuntor de backup máximo especificado pelo fabricante
• A corrente de curto-circuito disponível no ponto de instalação
• A classificação de corrente de curto-circuito do SPD
• O tipo e a área da seção transversal dos condutores de conexão
• Coordenação com o dispositivo de proteção a montante

Não selecione o fusível de backup ou o dispositivo de proteção apenas de acordo com a classificação de corrente de descarga do SPD. Siga a tabela de coordenação e as instruções de instalação do fabricante.

Guia de Seleção Prática

Item de Seleção	Ponto Principal a Confirmar
Número de polos	Combine os condutores de fase, condutor neutro e sistema de aterramento
Dispositivo de desconexão	Confirme a desconexão térmica interna e a indicação de status visível
Sinalização remota	Confirme se é necessário alarme remoto ou monitoramento do sistema
Proteção de backup	Siga a classificação de fusível ou disjuntor recomendada pelo fabricante
Módulo substituível	Verifique se o cartucho de proteção pode ser substituído sem trocar a base
Classificação de curto-circuito	Confirme a adequação para a corrente de curto-circuito prospectiva

Nota de Engenharia
Um SPD com o Uc, Up e classificação de corrente de descarga corretos ainda pode ser inadequado se a configuração do polo ou a proteção de backup estiverem incorretas. Sempre verifique o arranjo completo da instalação em vez de selecionar o SPD apenas com base nos parâmetros do rótulo frontal.

Etapa 6: Verifique a coordenação de energia entre vários DPS

Quando vários SPDs são instalados em diferentes níveis do sistema elétrico, eles devem operar em uma sequência coordenada. O SPD a montante deve descarregar a maior energia de surto, enquanto o SPD a jusante reduz ainda mais a tensão residual antes de atingir equipamentos sensíveis.
A coordenação adequada de energia evita que um SPD a jusante seja sobrecarregado antes que o dispositivo a montante tenha desviado a corrente principal de surto.

Arranjo Típico de Proteção em Cascata

Nível de Proteção	Tipo Típico de SPD	Local de Instalação Típico	Função principal
Primeira etapa	Tipo 1 ou Tipo 1+2	Entrada de serviço ou quadro principal	Descarregar correntes de raios de alta energia
Segunda etapa	Tipo 2	Quadro de subdistribuição ou armário de controle	Limitar surtos residuais e sobretensões de comutação
Etapa final	Tipo 3	Perto de equipamentos sensíveis	Reduzir ainda mais a tensão residual

Verifique a Distância Entre os SPDs

O comprimento do cabo entre dois SPDs afeta como a energia de surto é compartilhada. A indutância do cabo de conexão pode ajudar a criar a diferença de tensão necessária para que os SPDs a montante e a jusante operem na sequência correta.
No entanto, não existe uma regra única de espaçamento que se aplique a todas as combinações de SPD. A distância necessária depende de:

• Tecnologia de SPD e design interno
• Valores Up a montante e a jusante
• Classificações de corrente de descarga
• Roteamento de cabos e comprimento do condutor
• Dados de coordenação testados pelo fabricante

Algumas instalações usam o comprimento do cabo para fornecer desacoplamento natural. Onde a distância disponível é insuficiente, uma combinação de SPD coordenada ou um elemento de desacoplamento especificado pode ser necessário.

Use Combinações Verificadas pelo Fabricante

O método mais seguro é selecionar SPDs a montante e a jusante que foram testados e confirmados como uma combinação coordenada de energia pelo fabricante.
Verifique a documentação do fabricante para:

• Combinações permitidas de SPD a montante e a jusante
• Distância mínima de separação
• Se um elemento adicional de desacoplamento é necessário
• Capacidade máxima de corrente de descarga
• Requisitos do dispositivo de proteção de backup
• Nível de proteção de tensão eficaz na carga

Não presuma que dois SPDs estão coordenados simplesmente porque um é Tipo 1 e o outro é Tipo 2.

Considere a Distância até o Equipamento Protegido

Quando equipamentos sensíveis estão localizados longe do SPD principal, um SPD adicional a jusante pode ser necessário. Cabos longos podem captar novas sobretensões induzidas e também podem aumentar a tensão que chega ao equipamento.
Para circuitos de distribuição longos, considere instalar:

• Proteção Tipo 2 em quadros de distribuição a jusante
• Proteção Tipo 3 próxima a equipamentos terminais sensíveis
• SPDs adicionais onde exigido pelo projeto ou instruções do fabricante

Lista de Verificação de Coordenação Prática

Item a Verificar	Requisito de Seleção
Sequência de SPD	Tipo 1 ou Tipo 1+2 a montante, seguido por Tipo 2 e Tipo 3 quando necessário
Capacidade de energia	SPD a montante lida a maior energia de surto
Limitação de tensão	SPD a jusante fornece um nível de proteção efetivo mais baixo
Distância de separação	Siga os requisitos testados pelo fabricante
Layout do cabo	Mantenha todas as conexões de SPD curtas e diretas
Compatibilidade do produto	Use combinações coordenadas verificadas sempre que possível
Distância do equipamento protegido	Adicione proteção a jusante quando a carga estiver longe do SPD principal

Nota de Engenharia
A coordenação de energia não é alcançada simplesmente instalando vários SPDs em série. Os dispositivos devem compartilhar a energia de surto corretamente sem sobrecarregar a unidade a jusante.
Um sistema mal coordenado pode fazer com que o SPD Tipo 2 ou Tipo 3 opere muito cedo e absorva mais energia do que pode suportar. Portanto, a coordenação final deve seguir os dados de combinação testados e as instruções de instalação do fabricante.

Onde os Dispositivos de Proteção contra Surto são Comumente Usados?

Dispositivos de proteção contra surto são amplamente utilizados em sistemas elétricos residenciais, comerciais, industriais, de comunicação, de energia renovável, de transporte e ao ar livre. Seu principal objetivo é proteger equipamentos elétricos e eletrônicos de sobretensões transitórias causadas por raios, operações de comutação e distúrbios no sistema de energia.
O tipo de SPD necessário depende da tensão do sistema, localização da instalação, arranjo de aterramento, sensibilidade do equipamento e exposição esperada a surtos.

Aplicação	Equipamentos Típicos Protegidos	Abordagem Comum de Proteção
Edifícios residenciais	Eletrodomésticos, computadores, sistemas de segurança e dispositivos de casa inteligente	Tipo 2 no quadro de distribuição principal; Tipo 1 ou Tipo 1+2 podem ser necessários para edifícios com proteção contra raios externa
Edifícios comerciais	Elevadores, sistemas HVAC, alarmes de incêndio, CCTV, servidores e sistemas de gerenciamento de edifícios	Tipo 1 ou Tipo 1+2 na entrada de serviço, seguido por proteção Tipo 2 em quadros a jusante
Instalações industriais	PLCs, drives de frequência variável, sensores, equipamentos de automação e linhas de produção	Proteção coordenada Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3
Centros de dados e sistemas de comunicação	Servidores, sistemas UPS, equipamentos de rede, dispositivos de comunicação e linhas de sinal	SPDs de linha de energia combinados com proteção dedicada de dados e linhas de sinal
Sistemas solares PV	Módulos PV, caixas combinadoras, inversores e circuitos de distribuição AC/DC	SPDs DC no lado PV e SPDs AC no lado de saída do inversor
Estações de carregamento de VE	Carregadores AC, carregadores rápidos DC, controladores, módulos de pagamento e equipamentos de comunicação	Proteção SPD na alimentação de entrada e equipamentos de carregamento
Sistemas de energia eólica e armazenamento de energia	Conversores, inversores, sistemas de gerenciamento de bateria, armários de controle e equipamentos de monitoramento	SPDs AC e DC selecionados de acordo com a arquitetura do sistema
Equipamentos externos e iluminação LED	Luminárias de rua, sistemas de tráfego, câmeras, sinais eletrônicos e armários de controle externos	Proteção local de SPD próxima a equipamentos externos expostos

Na prática, sistemas maiores ou mais complexos geralmente requerem proteção contra surtos em múltiplas etapas. Um SPD de alta energia pode ser instalado na entrada principal de serviço, enquanto SPDs adicionais do Tipo 2 ou Tipo 3 são instalados mais próximos dos quadros de distribuição a jusante e equipamentos sensíveis.

Onde um Dispositivo de Proteção contra Surtos Deve Ser Instalado?

A eficácia de um dispositivo de proteção contra surtos depende não apenas da seleção do tipo correto de SPD, mas também da sua instalação no local apropriado dentro do sistema elétrico. A instalação adequada ajuda a garantir que a energia do surto seja desviada com segurança para a terra antes de atingir equipamentos elétricos ou eletrônicos sensíveis.
Na maioria das instalações de baixa tensão, os SPDs são instalados em etapas para fornecer proteção coordenada desde a entrada de serviço até a carga final.

Locais Típicos de Instalação de SPD

Local de Instalação	Tipo de SPD Recomendado	Propósito Primário
Entrada de serviço	Tipo 1 ou Tipo 1+2	Desviar correntes de raios de alta energia que entram no edifício
Quadro de distribuição principal	Tipo 2	Proteger circuitos elétricos a jusante contra surtos de comutação e surtos residuais de raios
Quadro de subdistribuição	Tipo 2	Fornecer proteção adicional para circuitos de ramificação
Perto de equipamentos sensíveis	Tipo 3	Reduzir a tensão residual do surto antes que atinja equipamentos eletrônicos sensíveis
Caixa combinadora PV ou quadro de distribuição DC	Tipo DC 1+2 ou Tipo DC 2	Proteger circuitos DC fotovoltaicos e inversores
Gabinetes de controle e sistemas de comunicação	SPDs do Tipo 2, Tipo 3 ou de linha de sinal	Proteger PLCs, equipamentos de comunicação e eletrônica de controle

Recomendações de Instalação

Para alcançar o melhor desempenho de proteção, os SPDs devem ser instalados o mais próximo possível do equipamento ou ponto de distribuição que protegem. Os condutores de conexão devem ser curtos e diretos para minimizar a tensão indutiva adicional durante a descarga do surto.
Quando a distância entre o SPD principal e o equipamento protegido é relativamente longa, um SPD adicional a jusante pode ser necessário para manter um nível de proteção eficaz.

Erros Comuns na Instalação de SPD

Mesmo um dispositivo de proteção contra surtos corretamente selecionado pode falhar em fornecer proteção eficaz se for instalado incorretamente. Erros comuns de instalação podem aumentar a tensão residual, reduzir a vida útil do SPD ou impedir que a corrente de surto seja desviada com segurança. Os seguintes problemas devem ser verificados durante a instalação e comissionamento.

Erro Comum	Por Que É um Problema	Prática Recomendada
Instalar o tipo errado de SPD	Um SPD do Tipo 2 ou Tipo 3 pode não ser capaz de suportar a energia do surto esperada na entrada de serviço	Combinar o tipo de SPD com o local de instalação e a exposição ao surto
Selecionar um Uc incorreto	Um valor de Uc que é muito baixo pode causar operação prematura ou danos; um valor que é muito alto pode reduzir a eficácia da proteção	Selecione Uc de acordo com a tensão do sistema e o arranjo de aterramento
Uso de condutores de conexão excessivamente longos	Condutores longos adicionam tensão indutiva durante a descarga de surto e aumentam o nível de proteção efetiva	Mantenha o caminho de conexão curto, direto e livre de laços desnecessários
Aterramento ou ligação equipotencial inadequados	Um caminho de terra de alta impedância pode impedir que a corrente de surto seja descarregada de forma eficaz	Assegure um aterramento e ligação equipotencial confiáveis
Ignorar a proteção de backup	Uma falha interna do SPD pode não ser desconectada com segurança do sistema de energia	Instale o fusível ou disjuntor especificado pelo fabricante
Instalar apenas um SPD em um grande sistema	Um único SPD pode não fornecer proteção suficiente para quadros de distribuição distantes ou cargas sensíveis	Use proteção em múltiplas etapas coordenadas onde necessário
Uso de um polo ou configuração de circuito incorretos	O SPD pode não proteger todos os condutores necessários ou pode ser inadequado para o sistema de aterramento	Combine o circuito do SPD com a fase, neutro, polaridade e arranjo de aterramento
Falhar em coordenar múltiplos SPDs	Um SPD a jusante pode absorver mais energia de surto do que pode suportar	Use combinações coordenadas verificadas pelo fabricante
Instalar o SPD muito longe do equipamento protegido	Cabos longos a jusante podem permitir surtos induzidos adicionais ou aumentar a tensão que chega ao equipamento	Adicione proteção Tipo 2 ou Tipo 3 a jusante quando necessário
Falhar em inspecionar ou substituir um SPD com falha	Uma vez que o SPD atinge o fim da vida útil, o circuito pode não estar mais protegido	Verifique o indicador de status e substitua os módulos com falha prontamente

Para evitar esses erros:

• Selecione o SPD de acordo com a tensão do sistema, arranjo de aterramento e local de instalação.
• Mantenha o caminho de conexão total o mais curto e direto possível.
• Use o dispositivo de proteção de backup correto.
• Assegure um aterramento confiável e ligação equipotencial.
• Verifique a coordenação entre SPDs a montante e a jusante.
• Inspecione o indicador de status do SPD durante a manutenção de rotina.

Nota de Engenharia
O SPD em si é apenas uma parte do sistema de proteção contra surtos. Seu desempenho real também depende do roteamento dos condutores, qualidade do aterramento, proteção de backup, distância de instalação e coordenação com outros SPDs.
Um SPD de alto desempenho ainda pode fornecer proteção inadequada se o layout da instalação estiver incorreto.

Perguntas Frequentes Sobre Dispositivos de Proteção Contra Surtos

Um SPD Pode Ser Usado Sem um Fusível ou Disjuntor de Backup?

Depende do design do SPD e dos requisitos de instalação do fabricante. Alguns SPDs requerem um fusível ou disjuntor de backup externo, enquanto outros podem incluir proteção contra sobrecorrente integrada.
O dispositivo de proteção de backup é usado para desconectar o SPD com segurança se ele desenvolver um curto-circuito interno ou atingir o fim de sua vida útil. Sua classificação não deve ser selecionada apenas de acordo com a classificação de corrente de descarga do SPD.
Sempre siga a classificação máxima de fusível ou disjuntor de backup especificada pelo fabricante, requisitos de corrente de curto-circuito e instruções de coordenação.

Como Deve Ser Mantido um Dispositivo de Proteção Contra Surtos?

A manutenção do SPD envolve principalmente inspeção regular em vez de reparo interno. Durante a manutenção elétrica de rotina, verifique o indicador de status, contato de sinalização remota, aperto dos terminais, sinais de superaquecimento e a condição do dispositivo de proteção de backup.
O SPD também deve ser inspecionado após tempestades severas, eventos de raios, falhas significativas no sistema de energia ou disparos repetidos do dispositivo de proteção a montante.
Substitua o SPD ou módulo de proteção plug-in se:

• O indicador de status mostrar falha.
• Um alarme remoto for ativado.
• O invólucro estiver descolorido, rachado ou superaquecido.
• O fusível ou disjuntor de backup tiver operado devido a uma falha do SPD.
• Os critérios de substituição do fabricante tiverem sido alcançados.

Quanto Tempo Dura um Dispositivo de Proteção Contra Surtos?

Um SPD não tem uma vida útil fixa. Sua durabilidade depende do número, magnitude e duração dos surtos que absorve, bem como da tensão do sistema, sobretensões temporárias, condições ambientais e qualidade do produto.
Um SPD pode permanecer operacional por muitos anos em um ambiente de baixo surto, mas um único surto severo pode reduzir significativamente sua capacidade restante ou causar falha imediata.
O indicador de status e o contato de sinalização remota devem, portanto, ser usados para determinar se o SPD ainda está operacional. A substituição deve ser baseada na condição real e nas orientações do fabricante, em vez de um número fixo de anos apenas.

Preciso de Proteção contra Surto AC e DC?

Tanto a proteção contra surto AC quanto DC pode ser necessária quando um sistema contém circuitos AC e DC separados. Um SPD AC não pode substituir automaticamente um SPD DC porque os dois dispositivos são projetados para diferentes características de tensão, requisitos de extinção de arco e configurações de sistema.
Por exemplo, um sistema solar PV pode exigir:

• Um SPD DC na matriz PV, caixa combinadora ou entrada DC do inversor.
• Um SPD AC na saída do inversor ou no quadro de distribuição AC.

Sistemas de armazenamento de energia, sistemas de carregamento de VE e circuitos de controle DC industriais também podem exigir proteção AC e DC separada.
O SPD selecionado deve ser classificado para a tensão real do sistema, polaridade, arranjo de aterramento e tensão máxima de operação contínua.

Um SPD Danificado Pode Continuar Protegendo Equipamentos?

Não se deve presumir que um SPD danificado forneça proteção eficaz. Alguns SPDs contêm um dispositivo de desconexão interno que isola o componente de proteção com falha, permitindo que o circuito elétrico permaneça energizado.
Nessa condição, o equipamento conectado pode continuar operando, mas a proteção contra surtos pode já estar parcialmente ou completamente perdida.
Se o indicador de status mostrar falha ou o alarme remoto for ativado, substitua o SPD ou módulo de proteção o mais rápido possível. Continuar a operar sem substituição pode deixar o equipamento a jusante desprotegido.

Os SPDs são Necessários para Sistemas Solares PV?

Os requisitos de SPD para sistemas solares PV dependem da norma elétrica aplicável, projeto de proteção contra raios, risco de instalação, roteamento de cabos e regulamentações locais.
Sistemas PV estão particularmente expostos a surtos induzidos porque módulos e cabos DC geralmente são instalados ao ar livre e podem cobrir uma grande área. SPDs são comumente instalados no lado DC, lado AC ou em ambos.
Locais típicos incluem:

• Caixas combinadoras PV
• Entradas DC do inversor
• Saídas AC do inversor
• Quadros principais de distribuição AC

O tipo de SPD requerido depende se o edifício possui sistema externo de proteção contra raios, distância de separação, tensão do sistema e nível de exposição a raios.
Portanto, SPDs não são selecionados simplesmente porque o sistema é fotovoltaico. A necessidade, tipo e posição de instalação devem ser determinados pelos requisitos do projeto aplicável e pela avaliação de risco.

REFERÊNCIAS E FONTES TÉCNICAS

⁠IEC 61643-11:2025 – Dispositivos de Proteção contra Surtos de Baixa Tensão – Requisitos e Métodos de Ensaio — Comissão Eletrotécnica Internacional.

IEC 61643-12 – Dispositivos de Proteção contra Surtos de Baixa Tensão – Princípios de Seleção e Aplicação — Comissão Eletrotécnica Internacional.

UL 1449 – Norma para Dispositivos de Proteção contra Surtos — UL Solutions.

NFPA 70 – Código Elétrico Nacional (NEC) — National Fire Protection Association.

⁠IEEE C62.41.2 – Prática Recomendada para Caracterização de Surtos em Circuitos de Energia AC de Baixa Tensão — Institute of Electrical and Electronics Engineers.

NEMA – Diretrizes para Dispositivos de Proteção contra Surtos de Baixa Tensão— National Electrical Manufacturers Association.

⁠IEC 62305-4 – Proteção Contra Raios – Sistemas Elétricos e Eletrônicos em Estruturas— Comissão Eletrotécnica Internacional.

IEC 61643-32 – Dispositivos de Proteção contra Surtos Conectados ao Lado DC de Instalações Fotovoltaicas— Comissão Eletrotécnica Internacional.