Proteção Contra Surtos em Usinas Solares: Boas Práticas de Projeto

Aspectos práticos da entrevista EMBRASTEC Cast com a Solstício Energia revelam falhas críticas em projetos. Saiba como proteger seu investimento em energia solar.

O Inimigo Invisível das Usinas Solares

O crescimento exponencial da energia solar no Brasil é inegável. Cada vez mais, telhados residenciais, áreas comerciais e grandes plantas industriais se cobrem de painéis fotovoltaicos, prometendo energia limpa e economia significativa na conta de luz. No entanto, um inimigo silencioso e frequentemente negligenciado ameaça a longevidade e a lucratividade desses investimentos: os surtos elétricos causados por descargas atmosféricas.

O Brasil lidera isoladamente o ranking mundial de incidência de raios, com aproximadamente 78 milhões de descargas atmosféricas registradas anualmente [1], equivalente a cerca de 9 mil raios por hora. Essa realidade climática torna a proteção contra surtos não apenas recomendável, mas absolutamente essencial para qualquer usina solar no país.

Em uma conversa reveladora no EMBRASTEC Cast, o Eng. Sergio Roberto Silva dos Santos recebeu o Eng. Gustavo Vieira, Diretor de Operações da Solstício Energia, uma das empresas pioneiras e de maior renome técnico no setor fotovoltaico brasileiro. Durante a entrevista, Vieira trouxe à tona uma realidade preocupante e amplamente negligenciada: a falta de proteção adequada em linhas de comunicação de plantas fotovoltaicas, uma falha que resulta no sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) fora do ar, câmeras de segurança queimadas e dias inteiros de geração perdida.

Este artigo mergulha nas boas práticas de projeto para proteção contra surtos em usinas solares, utilizando os aspectos práticos da entrevista com a Solstício Energia e dados técnicos consolidados para mostrar como garantir a segurança, eficiência e longevidade do seu ativo de geração por 25 anos ou mais.

O Elo Fraco: A Comunicação Desprotegida

Quando se fala em proteção de usinas solares, a atenção geralmente se volta para os inversores e os módulos fotovoltaicos. Contudo, profissionais experientes como Gustavo Vieira alertam para um ponto frequentemente esquecido pelos projetistas: as linhas de sinal e comunicação.

"A gente vê muito isso, a parte de comunicação, o pessoal esquecendo, economizando em algumas coisas. E qual é o custo hoje de você perder a comunicação de uma usina de 5 MW, por exemplo? [...] O seu sistema SCADA está fora do ar, às vezes pela falta de um DPS de comunicação. São coisas simples que eu não acho que chega a ser uma economia [...] acho que é um pouco de desconhecimento técnico mesmo, muitas vezes." — Eng. Gustavo Vieira, Solstício Energia

Sistemas SCADA, câmeras de segurança (CFTV), sensores meteorológicos e sistemas de controle são vitais para a operação remota e manutenção eficiente de uma usina. Um surto de tensão induzido por uma descarga atmosférica próxima pode facilmente danificar esses equipamentos se as linhas de dados não estiverem devidamente protegidas com Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) específicos para comunicação.

O resultado dessa negligência é dramático: a equipe de O&M fica cega. Uma falha que poderia ser resolvida em horas pode levar dias para ser detectada, acumulando prejuízos com a geração paralisada. Para uma usina de médio porte, um dia de parada representa perdas que facilmente excedem o custo total de proteção adequada.

A Base de Tudo: Aterramento, SPDA e Proteção Integrada

Além da proteção de comunicação, a entrevista com a Solstício Energia destacou outras duas áreas críticas que são frequentemente subdimensionadas em projetos de usinas solares no Brasil:

Aterramento Inadequado

Muitos projetos são executados com sistemas de aterramento insuficientes, frequentemente sem uma simulação adequada em software especializado para validar a eficácia da malha de aterramento. Um aterramento adequado é a via de escape para a energia do surto. Sem ele, os DPS não funcionam com sua eficiência máxima. Sem aterramento, ele ainda pode atuar, mas a proteção é reduzida ou nula para surtos de maior intensidade.

A norma ABNT NBR 16690:2019 estabelece requisitos específicos para instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos, incluindo a necessidade de aterramento adequado e equipotencialização de todos os elementos condutores [2].

SPDA Subdimensionado

O SPDA (Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas) bem projetado é fundamental para interceptar descargas diretas e evitar danos catastróficos. A norma ABNT NBR 5419 estabelece diretrizes rigorosas para o projeto, execução, inspeção e manutenção desses sistemas [3].

Um SPDA inadequado deixa a usina vulnerável. Descargas diretas podem danificar estruturas de suporte, inversores, transformadores e toda a infraestrutura elétrica. A análise de risco conforme a ABNT NBR 5419 é essencial para determinar o nível de proteção necessário para cada localização específica.

Normas Técnicas: O Fundamento da Proteção

A proteção eficaz contra surtos em usinas solares não é uma questão de opinião, mas de conformidade com normas técnicas consolidadas. As principais referências são:

Norma	Escopo	Aplicação
ABNT NBR 16690:2019	Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos	Requisitos gerais de projeto, incluindo proteção e aterramento
ABNT NBR 5410:2008	Instalações elétricas de baixa tensão	Proteção geral contra surtos em redes de baixa tensão
ABNT NBR 5419:2015/2018	Proteção contra descargas atmosféricas	SPDA, aterramento e medidas de proteção contra surtos
ABNT NBR IEC 61643-31:2022 e 61643-32:2022	Dispositivos de proteção contra surtos para instalações fotovoltaicas	Aplicação específica de DPS em sistemas fotovoltaicos
IEC TR 63227:2020	Proteção contra raios e surtosde sistemas fotovoltaicos	Norma internacional para proteção contra descargas atmosféricas e surtos, para sistemas fotovoltaicos

A conformidade com essas normas não é apenas uma formalidade regulatória; é a garantia técnica de que o sistema foi projetado para resistir aos eventos climáticos reais do Brasil.

Boas Práticas de Projeto: Um Checklist Essencial

Para evitar os problemas discutidos e garantir a máxima proteção ao seu investimento, um projeto de usina solar deve seguir rigorosamente as melhores práticas de engenharia e as normas técnicas vigentes.

1. Proteção de Linhas de Comunicação e Sinal

Prática Essencial: Instalar DPS específicos para linhas de dados (RS-485, Ethernet em ambos os extremos do cabo, o mais próximo possível dos equipamentos. Isso inclui proteção em:

• Linhas de SCADA e monitoramento

• Conexão de câmeras IP (CFTV)

• Sensores, CLPS e HMIs

• Sistemas de controle e automação

• Interfaces de comunicação com a concessionária

Benefício: Evita paradas não programadas e perdas de receita por indisponibilidade do sistema de monitoramento.

2. Projeto e Validação de Aterramento

Prática Essencial: Realizar um estudo de resistividade do solo e simular a malha de aterramento em software especializado para garantir baixa impedância e boa dispersão de corrente de surto.

Referência Normativa: ABNT NBR 16690 e ABNT NBR 5419

Benefício: Garante que os surtos sejam efetivamente dispersados para o solo, protegendo toda a infraestrutura.

3. Projeto do SPDA Conforme Análise de Risco

Prática Essencial: Conduzir uma análise de risco de descarga atmosférica e projetar o SPDA (captores, condutores de descida e aterramento) de acordo com a necessidade específica da planta e sua localização geográfica.

Referência Normativa: ABNT NBR 5419:2015/2018.

Benefício: Proteção proporcional ao risco real, evitando tanto subdimensionamento quanto superdimensionamento desnecessários.

4. Proteção em Múltiplos Níveis

Prática Essencial: Utilizar DPS em estágios nas entradas de corrente contínua (CC) e corrente alternada (CA):

• DPS Tipo 1 (Classe I): Na entrada de energia, para drenar a energia de surtosproduzidos por descargas atmosféricas diretas.

• DPS Tipo 2 (Classe II): No painel de distribuição, para proteção contra surtosprovocados por descargas indiretas, tensão residual do DPS tipo I e manobras na rede.

• DPS Tipo 3 (Classe III): Oferece a "proteção fina". Próximo aos equipamentos eletroeletrônicos para reduzir a energia dos surtos que podem danificar e reduzir a vida útil dos dispositivos. 

Referência Normativa: ABNT NBR 16690 e ABNT IEC 61643-32

Benefício: Estratégia de proteção em estágios reduz significativamente o risco de falha de equipamentos, processos e serviços críticos.

5. Revisão Técnica Independente

Prática Essencial: Contratar uma consultoria técnica especializada, a conhecida engenharia do proprietário, para realizar revisão independente do projeto e acompanhamento da execução, garantindo a aplicação rigorosa de todas as normas e boas práticas.

Benefício: Identificação de falhas antes da construção, evitando retrabalhos custosos e garantindo conformidade normativa.

O Custo Real da Proteção vs. O Custo do Risco

Como bem apontado por profissionais do setor, o custo de um DPS é irrisório perto do valor total dos equipamentos, processos e serviços que protege. A verdadeira economia não está em cortar custos com proteção, mas em evitar as perdas financeiras decorrentes de uma parada não programada.

Considere este cenário para uma usina de 1 MW em operação:

Item	Valor Estimado
Investimento em DPS de Comunicação	R$ 500 - R$ 2.000
Investimento em DPS de Entrada (CC/CA)	R$ 2.000 - R$ 5.000
Custo Total de Proteção Adequada	R$ 2.500 - R$ 7.000
Perda de Receita (1 dia parado)	R$ 3.000 - R$ 5.000
Custo de Reposição (Placa SCADA)	R$ 2.000 - R$ 10.000
Custo de Reposição (Inversor danificado)	R$ 15.000 - R$ 50.000
Custo de Reposição (Câmera IP)	R$ 800 - R$ 3.000

Os números deixam claro: o investimento em proteção se paga na primeira ocorrência de surto que é evitada. Para uma usina operando 25 anos, a probabilidade de pelo menos um evento significativo de surto é praticamente uma realidade.

Conclusão: Proteja Seu Ativo, Garanta Seu Retorno

A proteção contra surtos em usinas solares é um tema complexo, mas essencial. As lições práticas da entrevista com a Solstício Energia, combinadas com dados técnicos consolidados e pesquisas acadêmicas, deixam claro que a atenção aos detalhes — especialmente em áreas como linhas de comunicação, aterramento e SPDA — é o que diferencia um bom projeto deum investimento arriscado.

Não se contente com o básico. Exija que seu projetista siga todas as normas aplicáveis (ABNT NBR 16690, NBR 5419, ABNT NBR IEC 61643-32) e considere a contratação de uma consultoria especializada para validar a engenharia. Proteger seu ativo de geração é proteger seu retorno financeiro pelos próximos 25 anos.

Quer Aprofundar Ainda Mais?

Assista à entrevista completa com o Eng. Gustavo Vieira no EMBRASTEC Cast e entenda em detalhes os desafios, soluções e melhores práticas para o mercado fotovoltaico brasileiro. A conversa aborda não apenas proteção contra surtos, mas também aterramento, SPDA, engenharia do proprietário e a importância da qualidade técnica em projetos de energia solar.

▶ Assista ao vídeo completo no YouTube

Referências

[1] Governo do Brasil - Dados Abertos. "Descargas Atmosféricas (Ng)." Disponível em: https://dados.gov.br/dados/conjuntos-dados/descargas-atmosfericas-ng. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

[2] ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. "NBR 16690:2019 - Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos — Requisitos de projeto." Rio de Janeiro, 2019.

[3] ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. "NBR 5419:2015 - Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas." Rio de Janeiro, 2015. (Baseada na norma internacional IEC 62305:2010)

Sobre a Embrastec

A Embrastec é uma empresa 100% brasileira, pioneira no desenvolvimento e fabricação de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) desde 1991. Com um forte investimento em pesquisa e desenvolvimento, a empresa se consolidou como referência no mercado, oferecendo uma linha completa com mais de 700 modelos de produtos para as mais diversas aplicações, incluindo a linha Solar, especialmente projetada para a proteção de sistemas fotovoltaicos. Todos os produtos são submetidos a rigorosos testes em laboratórios renomados e possuem certificação ISO 9001, garantindo a máxima qualidade e confiabilidade para seus projetos.

Proteja seu investimento e garanta a máxima eficiência da sua usina solar.

A Embrastec possui uma linha completa de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) especialmente desenvolvida para sistemas fotovoltaicos, protegendo seus equipamentos contra descargas atmosféricas e surtos na rede elétrica.

Evite prejuízos com a queima de inversores e painéis solares.

Fale com um de nossos especialistas e solicite um dimensionamento gratuito para o seu projeto.