descargas atmosféricas

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1Descargas Atmosféricas em Linhas de Transmmissão, 25/11/2024
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Resumo –As descargas atmosféricas, conhecidas como 
raios, representam um dos principais desafios para a 
confiabilidade e segurança das linhas de transmissão de 
energia elétrica. Essas descargas podem causar surtos de
tensão, falhas no isolamento, interrupções no 
fornecimento de energia e danos aos equipamentos. Este 
estudo tem como objetivo analisar os impactos das 
descargas atmosféricas em linhas de transmissão e as 
estratégias de proteção disponíveis, com ênfase na 
utilização de para-raios e cabos pára-raios.
Aborda-se o funcionamento dos sistemas de proteção 
contra descargas atmosféricas (SPDA) aplicados a linhas
de transmissão, detalhando componentes como cabos 
contrapeso, aterramento eficiente e para-raios instalados
nos pontos críticos. Além disso, são exploradas as 
normas técnicas que regulamentam a proteção dessas 
infraestruturas, destacando a NBR 5419 e outras 
diretrizes internacionais.
A pesquisa identifica que a instalação adequada de 
sistemas de proteção reduz significativamente os riscos 
de falhas, melhora a confiabilidade da transmissão e 
minimiza os custos associados à manutenção e reparo. 
Conclui-se que, embora seja impossível evitar descargas 
atmosféricas, o uso de tecnologias modernas e a 
implementação de projetos de proteção bem planejados 
são essenciais para mitigar seus impactos nas linhas de 
transmissão.
Palavras-chave — Proteção, Descarga Atmosférica; 
Aterramento, falhas, Surto, linhas de transmissão.
I. INTRODUÇÃO
As descargas atmosféricas, comumente conhecidas como 
raios, são fenômenos naturais que envolvem a liberação de 
grandes quantidades de energia elétrica na forma de um raio,
buscando o equilíbrio entre as cargas acumuladas nas 
nuvens e no solo. Esses eventos podem ocorrer com alta 
frequência, especialmente em regiões tropicais e 
subtropicais, como o Brasil, que possui uma das maiores 
incidências de raios do mundo. Quando esses fenômenos 
atingem linhas de transmissão de energia elétrica, podem 
causar sérios danos, incluindo falhas no isolamento, 
sobrecarga nos equipamentos e interrupções no 
fornecimento de energia elétrica, o que afeta diretamente a 
operação do sistema de distribuição de energia e pode levar 
a prejuízos econômicos substanciais.
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As linhas de transmissão de alta tensão são estruturas 
vulneráveis a descargas atmosféricas devido à sua grande 
extensão e à altura dos postes que as sustentam, além de 
estarem frequentemente localizadas em áreas abertas e 
suscetíveis à ocorrência de tempestades elétricas. Por esse 
motivo, é essencial a implementação de sistemas de 
proteção adequados, capazes de minimizar os danos 
causados por essas descargas. O Sistema de Proteção contra 
Descargas Atmosféricas (SPDA), que inclui para-raios, 
cabos de aterramento e dispositivos de proteção, é projetado 
para redirecionar a corrente elétrica das descargas para o 
solo de maneira controlada, evitando danos aos 
componentes das linhas de transmissão e garantindo a 
segurança da infraestrutura elétrica.
Este trabalho visa discutir os impactos das descargas 
atmosféricas nas linhas de transmissão, os mecanismos de 
proteção utilizados, e a importância de um planejamento 
adequado para minimizar os efeitos desses fenômenos. Será 
abordada a aplicação de tecnologias como para-raios e cabos
pára-raios, e o papel das normas técnicas, como a NBR 
5419, que regulamentam a proteção de linhas de 
transmissão. O objetivo é fornecer uma visão detalhada 
sobre as estratégias de mitigação dos riscos e os benefícios 
da implementação de sistemas de proteção eficazes para 
garantir a continuidade do fornecimento de energia elétrica 
de forma segura e confiável.
II.CONCEITOS
Para compreender os impactos das descargas atmosféricas 
nas linhas de transmissão e as soluções de proteção 
adequadas, é fundamental entender os conceitos chave que 
envolvem o fenômeno das descargas atmosféricas, o 
Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA)
e os elementos envolvidos na proteção de linhas de 
transmissão. A seguir, estão descritos os conceitos mais 
relevantes para este estudo.
As descargas atmosféricas são fenômenos elétricos naturais 
que ocorrem quando há uma acumulação de cargas elétricas 
em nuvens e no solo, gerando uma diferença de potencial 
elétrico. Quando essa diferença atinge um ponto crítico, 
ocorre a descarga elétrica, conhecida como raio, que se 
propaga para o solo ou entre nuvens. Esses raios podem 
ocorrer de forma direta, atingindo uma estrutura, ou de 
Descargas Atmosféricas em Linhas de
Transmissão
Fernando Aparecido dos Santos Custódio
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forma indireta, gerando surtos elétricos que afetam 
instalações elétricas distantes.
As linhas de transmissão de alta tensão são estruturas 
responsáveis pela transmissão de energia elétrica em longas 
distâncias. Elas utilizam cabos condutores que operam com 
alta voltagem e estão suspensos por postes ou torres 
metálicas. Devido à sua altura e extensão, essas linhas são 
vulneráveis às descargas atmosféricas, que podem danificar 
os equipamentos, causar interrupções no fornecimento de 
energia e representar riscos para a segurança do sistema 
elétrico.
O Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas 
(SPDA) é um conjunto de dispositivos projetados para 
proteger edificações, instalações e estruturas contra os 
efeitos das descargas atmosféricas. No contexto das linhas 
de transmissão, o SPDA tem a função de captar as descargas
elétricas e direcioná-las de maneira segura para o solo, 
minimizando danos aos cabos condutores e outros 
componentes do sistema elétrico.
Os componentes típicos do SPDA incluem:
Captores: Dispositivos instalados no topo das estruturas, 
como para-raios, que interceptam as descargas atmosféricas.
Condutores de Descida: Fios ou cabos que conduzem a 
corrente elétrica da descarga até o sistema de aterramento.
Sistema de Aterramento: Estrutura que dissipa a corrente 
elétrica no solo de forma segura.
O para-raios é um dispositivo essencial no SPDA, projetado 
para interceptar a descarga atmosférica e direcioná-la para o 
sistema de aterramento. Os para-raios são tipicamente 
instalados em locais elevados e com grande probabilidade 
de serem atingidos por raios, como torres de transmissão e 
edifícios altos. Eles são projetados para suportar a alta carga 
elétrica gerada pela descarga e garantir que essa energia seja
dissipada sem causar danos à estrutura protegida.
Os cabos pára-raios são condutores instalados ao longo das 
linhas de transmissão para proteger os cabos condutores 
contra os impactos das descargas atmosféricas. Esses cabos 
funcionam como uma linha de defesa adicional, evitando 
que a corrente elétrica atinja diretamente os cabos de 
transmissão de energia, desviando-a para o solo por meio do
sistema de aterramento.
O aterramento é a prática de conectar a corrente elétrica de 
uma descarga atmosférica ao solo, utilizando uma rede de 
cabos de aterramento ou hastes metálicas enterradas. O 
sistema de aterramento é uma parte crucial de qualquer 
SPDA, pois garante que a energia da descarga seja dissipada
de forma segura, evitando o acúmulo de tensões perigosas 
nos equipamentos da linha de transmissão e nas instalações 
adjacentes.
As normas técnicas que regulamentam a proteção contra 
descargas atmosféricas são essenciais para garantir a 
segurança e a confiabilidade dos sistemas de transmissão de 
energia. No Brasil, a principal norma para o projeto e 
implementação de SPDAs é a NBR 5419, que estabelece 
diretrizes para a proteção contra raios em edificações e 
outras infraestruturas, incluindo as linhas de transmissão. 
Além disso, existem normas internacionais que 
complementam os procedimentos de proteção, como as da 
IEC (International Electrotechnical Commission) e IEEE 
(Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Além dos impactos diretos de um raio que atinge a linha de 
transmissão,também existe o risco de descargas indiretas, 
que ocorrem quando um raio atinge objetos próximos à linha
de transmissão, como árvores, estruturas metálicas ou torres.
Essas descargas podem gerar surtos elétricos que viajam ao 
longo dos condutores e danificam os equipamentos. O 
SPDA deve ser projetado para proteger não apenas os 
pontos de impacto direto, mas também os efeitos 
secundários dessas descargas indiretas.
III. EXEMPLO DE APLICAÇÃO
ESTUDO DE CASO
Neste capítulo, será apresentado um estudo de caso 
relacionado à aplicação de sistemas de proteção contra 
descargas atmosféricas (SPDA) em uma linha de 
transmissão de alta tensão. O objetivo deste estudo é ilustrar 
a implementação de medidas protetivas em uma 
infraestrutura crítica de energia, destacando os desafios 
enfrentados, as soluções adotadas e os resultados obtidos.
O estudo de caso ocorre em uma linha de transmissão de alta
tensão que atravessa uma região com alta incidência de 
descargas atmosféricas, característica de várias regiões 
tropicais e subtropicais. A linha em questão é responsável 
pela distribuição de energia elétrica para uma cidade de 
grande porte, com um percurso de 150 km, atravessando 
áreas rurais e urbanas. Devido à sua extensão e ao risco 
elevado de raios, a linha de transmissão foi identificada 
como uma infraestrutura vulnerável a danos causados por 
descargas atmosféricas.
A linha de transmissão enfrentava constantes falhas no 
fornecimento de energia, com interrupções significativas 
causadas por raios que atingiam diretamente as torres e os 
cabos de transmissão. Entre os principais problemas 
identificados estavam:
Danos ao isolamento: A ocorrência de raios causava falhas 
no isolamento dos condutores, resultando em curtos-
circuitos e desligamentos.
Danos aos transformadores e outros equipamentos: As 
descargas atmosféricas provocavam surtos de tensão, que 
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afetavam os transformadores e outros equipamentos 
sensíveis.
Interrupções no fornecimento de energia: Devido à alta 
incidência de raios, as interrupções eram frequentes, 
afetando a confiabilidade do sistema de distribuição.
Após a análise do sistema e das falhas recorrentes, foi 
decidido implementar um Sistema de Proteção contra 
Descargas Atmosféricas (SPDA) em toda a extensão da 
linha de transmissão. As principais soluções adotadas foram:
Instalação de para-raios nas torres: Para interceptar as 
descargas atmosféricas antes que atingissem diretamente os 
condutores, foram instalados para-raios em todas as torres 
da linha de transmissão.
Uso de cabos pára-raios: Cabos de cobre foram instalados ao
longo das linhas de transmissão, conectando as torres de 
forma contínua e proporcionando um caminho seguro para a
descarga elétrica, direcionando-a para o sistema de 
aterramento.
Aprimoramento do sistema de aterramento: O sistema de 
aterramento foi reforçado, com a adição de hastes metálicas 
enterradas ao longo da linha, garantindo a dissipada 
eficiente da energia das descargas no solo.
Monitoramento contínuo: Para aumentar a eficiência do 
SPDA, foi implementado um sistema de monitoramento 
remoto que permite acompanhar em tempo real as condições
das instalações e detectar rapidamente falhas ou sobrecargas
causadas por descargas atmosféricas.
Após a implementação do sistema de proteção, foram 
observados resultados significativos:
Redução das falhas no fornecimento de energia: O número 
de interrupções causadas por raios diminuiu 
substancialmente, aumentando a confiabilidade da linha de 
transmissão.
Diminuição dos danos aos equipamentos: O sistema de 
SPDA minimizou os surtos de tensão, reduzindo os danos 
aos transformadores e outros equipamentos da 
infraestrutura.
Aumento da segurança operacional: Com a proteção 
adequada contra descargas atmosféricas, a operação da linha
de transmissão tornou-se mais segura, evitando riscos de 
incêndio e falhas catastróficas.
Melhoria na conformidade com normas técnicas: A linha de 
transmissão passou a atender integralmente as normas 
estabelecidas pela NBR 5419, garantindo sua conformidade 
com as melhores práticas internacionais.
O estudo de caso demonstra a importância da 
implementação de um Sistema de Proteção contra Descargas
Atmosféricas eficaz em linhas de transmissão de alta tensão,
especialmente em regiões com alta incidência de raios. A 
adoção de medidas como para-raios, cabos pára-raios e um 
sistema de aterramento eficiente resultou em melhorias 
significativas na operação do sistema, garantindo maior 
segurança, confiabilidade e continuidade no fornecimento de
energia. Além disso, a aplicação do SPDA contribuiu para a 
redução de custos com manutenção e reparos, evidenciando 
a eficácia de investimentos em proteção contra descargas 
atmosféricas em infraestruturas críticas de energia.
Esse exemplo reforça a necessidade de planejamento 
adequado e da implementação de tecnologias avançadas 
para mitigar os riscos causados pelas descargas 
atmosféricas, protegendo não apenas as linhas de 
transmissão, mas também os transformadores, subestações e 
outros componentes do sistema elétrico.
IV. ANÁLISE
A análise do estudo de caso apresentado sobre a 
implementação de um Sistema de Proteção contra Descargas
Atmosféricas (SPDA) em uma linha de transmissão de alta 
tensão revela insights cruciais sobre a eficácia das soluções 
adotadas para minimizar os impactos das descargas 
atmosféricas e melhorar a confiabilidade do fornecimento de
energia elétrica. A seguir, será realizada uma análise 
detalhada dos resultados obtidos, dos desafios enfrentados e 
das lições aprendidas, com o objetivo de entender as 
implicações dessas soluções na operação das linhas de 
transmissão e na gestão da infraestrutura elétrica.
4.1 Eficácia das Soluções de Proteção 
As medidas adotadas no estudo de caso, incluindo a 
instalação de para-raios, cabos pára-raios e o aprimoramento
do sistema de aterramento, demonstraram uma eficácia 
substancial na proteção contra os danos causados pelas 
descargas atmosféricas. A redução nas falhas de 
fornecimento de energia e a diminuição dos danos aos 
equipamentos indicam que a combinação de tecnologias de 
proteção é eficaz na mitigação dos riscos associados aos 
raios.
Para-raios: A instalação de para-raios nas torres de 
transmissão foi uma medida eficaz para interceptar as 
descargas antes que elas atingissem diretamente os cabos de 
transmissão. Esses dispositivos garantiram que a maior parte
da energia das descargas fosse direcionada para o sistema de
aterramento, evitando danos estruturais e falhas no 
isolamento.
Cabos pára-raios: Os cabos instalados ao longo da linha de 
transmissão contribuíram para a redução da tensão nos 
condutores, proporcionando uma trajetória segura para as 
descargas. Além disso, sua continuidade ao longo da linha 
garantiu a proteção de toda a infraestrutura, aumentando a 
segurança do sistema como um todo.
Sistema de aterramento: O aprimoramento do sistema de 
aterramento foi crucial para garantir que a energia das 
descargas fosse dissipada de forma controlada e segura no 
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solo. Isso evitou o acúmulo de tensões perigosas nas torres e
cabos de transmissão, além de proteger os transformadores e
outros equipamentos sensíveis.
4.2 Desafios Enfrentados 
Apesar da implementação bem-sucedida do SPDA, o estudo 
de caso também revelou alguns desafios enfrentados ao 
longo do processo. Esses desafios podem ser divididos em 
duas categorias principais: técnicos e operacionais.
Técnicos: A integração dos novos sistemas de proteção com 
a infraestrutura existente das linhas de transmissão exigiu 
ajustes técnicos, como a adaptação de cabos de aterramento 
e a modificação de alguns elementos das torres para suportar
os para-raios. Além disso, a necessidade de um 
monitoramento contínuo para detectar falhas rapidamente 
demandou a instalação de novos dispositivos de 
monitoramento remoto, o que aumentouos custos iniciais.
Operacionais: A instalação do SPDA em uma linha de 
transmissão de grande extensão apresentou desafios 
logísticos, principalmente no que diz respeito à coordenação
da equipe de instalação e à interrupção temporária do 
fornecimento de energia durante a implementação. Embora 
esses períodos de interrupção tenham sido planejados para 
minimizar impactos, a operação de uma linha de transmissão
de alta tensão envolve riscos, especialmente quando há 
mudanças no layout e na distribuição de componentes.
4.3 Impactos no Desempenho e Confiabilidade 
Uma das principais vantagens observadas após a 
implementação do sistema de proteção foi o aumento da 
confiabilidade operacional da linha de transmissão. A 
redução no número de falhas e interrupções significativas no
fornecimento de energia indicou que o sistema de proteção 
foi capaz de mitigar eficazmente os efeitos adversos das 
descargas atmosféricas.
A confiabilidade também foi impactada pela redução nos 
custos de manutenção e reparo. Com a redução de danos aos
equipamentos, como transformadores e isoladores, o tempo 
de inatividade foi minimizado, o que resultou em menores 
custos operacionais e maior disponibilidade da infraestrutura
elétrica.
Além disso, a implementação do SPDA proporcionou maior 
segurança aos trabalhadores e técnicos envolvidos na 
manutenção das linhas de transmissão, uma vez que a 
proteção contra raios e surtos elétricos foi aprimorada.
4.4 Liçõe Aprendidas 
A análise deste estudo de caso revelou algumas lições 
valiosas para a implementação de SPDAs em outras linhas 
de transmissão e infraestruturas elétricas:
Planejamento cuidadoso é essencial: A implementação de 
um SPDA eficaz requer um planejamento detalhado, 
incluindo a escolha dos componentes corretos (como para-
raios, cabos pára-raios e sistemas de aterramento), bem 
como o dimensionamento adequado para as condições 
específicas da linha de transmissão e da região.
Integração com sistemas existentes: A integração de novas 
tecnologias de proteção com a infraestrutura elétrica 
existente exige ajustes técnicos e pode envolver desafios de 
adaptação, especialmente em sistemas de grande porte.
Monitoramento contínuo: A instalação de sistemas de 
monitoramento remoto, embora tenha aumentado os custos 
iniciais, mostrou-se crucial para detectar falhas rapidamente 
e garantir uma resposta imediata a possíveis falhas no 
sistema.
Treinamento e conscientização: A capacitação contínua dos 
profissionais envolvidos na operação e manutenção das 
linhas de transmissão é fundamental para garantir que as 
tecnologias de proteção sejam utilizadas corretamente e para
promover uma resposta eficiente a situações de risco.
4.5 Conclusões 
A análise do estudo de caso sobre a implementação de um 
SPDA em uma linha de transmissão de alta tensão 
demonstra que as soluções adotadas, como para-raios, cabos
pára-raios e aprimoramento do sistema de aterramento, são 
eficazes na proteção contra descargas atmosféricas. Embora 
haja desafios técnicos e operacionais envolvidos, as 
vantagens em termos de confiabilidade, redução de custos 
de manutenção e aumento da segurança tornam o 
investimento em proteção contra raios essencial para 
garantir o bom funcionamento e a segurança de sistemas de 
transmissão de energia elétrica.
A experiência desse estudo de caso pode servir como 
referência para a implementação de SPDAs em outras linhas
de transmissão e infraestruturas elétricas em regiões com 
alta incidência de raios, contribuindo para a melhoria da 
eficiência e da resiliência do sistema elétrico como um todo.
V. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Com base na análise do estudo de caso sobre a 
implementação de um Sistema de Proteção contra Descargas
Atmosféricas (SPDA) em uma linha de transmissão de alta 
tensão, diversas conclusões podem ser extraídas, as quais 
destacam a importância e os benefícios da aplicação de 
tecnologias adequadas para mitigar os riscos causados pelas 
descargas atmosféricas em infraestruturas elétricas. 
implementação do SPDA revelou-se uma medida 
fundamental para a proteção das linhas de transmissão de 
alta tensão contra os danos causados por descargas 
5Descargas Atmosféricas em Linhas de Transmmissão, 25/11/2024
atmosféricas, como raios. A adoção de soluções adequadas, 
como para-raios, cabos pára-raios e sistemas de aterramento,
mostrou-se eficaz não apenas para a proteção dos 
equipamentos, mas também para a continuidade do 
fornecimento de energia elétrica. A redução das falhas no 
fornecimento e dos danos aos equipamentos comprova que a
proteção contra raios é essencial para a confiabilidade e a 
segurança do sistema. A análise dos resultados obtidos após 
a instalação do sistema de proteção demonstrou benefícios 
substanciais para a operação da linha de transmissão: 
Redução de falhas e interrupções: O número de falhas 
causadas por raios diminuiu consideravelmente, o que 
aumentou a confiabilidade do sistema de transmissão e 
reduziu o tempo de inatividade, melhorando a qualidade do 
fornecimento de energia.
Menores custos com manutenção e reparos: A diminuição 
dos danos aos transformadores, isoladores e outros 
equipamentos sensíveis resultou em menores custos 
operacionais, com uma significativa economia em termos de
manutenção corretiva e preventiva.
Segurança aprimorada: O sistema de proteção também 
proporcionou maior segurança aos profissionais envolvidos 
na operação e manutenção da linha de transmissão, 
minimizando os riscos de acidentes provocados por 
descargas atmosféricas. 
Embora os benefícios da implementação do SPDA sejam 
evidentes, o estudo de caso também ressaltou alguns 
desafios que precisam ser considerados:
Custos iniciais e integração técnica: A instalação de 
sistemas de proteção requer um investimento inicial 
considerável, além de ajustes técnicos na infraestrutura 
existente. A adaptação de torres e cabos de aterramento 
pode ser um desafio em sistemas de grande porte, exigindo 
planejamento e execução cuidadosos.
Complexidade operacional: A coordenação e o 
monitoramento da instalação do SPDA em uma linha de 
transmissão de grande extensão também representaram um 
desafio logístico. As interrupções temporárias no 
fornecimento de energia foram necessárias para a instalação,
o que demandou cuidados especiais para minimizar os 
impactos. 
Com base nas conclusões deste estudo de caso, as seguintes 
recomendações podem ser feitas para a implementação de 
SPDAs em outras linhas de transmissão e sistemas elétricos:
Planejamento detalhado e dimensionamento adequado: O 
sucesso de um SPDA depende de um planejamento rigoroso,
com a escolha adequada dos componentes e a avaliação 
detalhada das condições específicas de cada linha de 
transmissão, incluindo a incidência de descargas 
atmosféricas na região.
Monitoramento contínuo e manutenção preventiva: A 
implementação de sistemas de monitoramento remoto para 
acompanhar o desempenho do SPDA e a manutenção 
preventiva periódica são práticas essenciais para garantir a 
eficiência do sistema e a rápida identificação de falhas ou 
problemas.
Capacitação contínua dos profissionais: Investir em 
treinamento e capacitação dos profissionais envolvidos na 
operação e manutenção das linhas de transmissão é 
fundamental para garantir o uso correto dos sistemas de 
proteção e a resposta eficiente a situações de risco. Este 
estudo de caso contribui significativamente para a 
compreensão da importância da proteção contra descargas 
atmosféricas em linhas de transmissão de alta tensão, 
especialmente em regiões propensas a raios. A aplicação de 
sistemas de proteção adequados não só protege a 
infraestrutura e os equipamentos, mas também aumenta a 
resiliência e a continuidade do fornecimento de energia 
elétrica, fatores essenciais para a operação eficiente do setor 
elétrico. 
A implementação de SPDAs em linhas de transmissão de 
alta tensão é uma solução eficaz para enfrentar os desafios 
impostos pelas descargas atmosféricas. As tecnologias 
adotadas,como para-raios, cabos pára-raios e sistemas de 
aterramento, provam sua eficácia na proteção contra raios, 
resultando em melhorias operacionais, aumento da 
confiabilidade do sistema elétrico e redução de custos 
operacionais. Este estudo serve como referência para outras 
aplicações no setor elétrico, ajudando a promover a 
segurança, a continuidade do fornecimento e a 
sustentabilidade das redes de energia elétrica.
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REFERÊNCIAS
[1]
IEC – Norma IEC 62271-100 – “High-Voltage Switchgear and
Controlgear – Part 100: Alternating-Current Circuit Breakers” –
Edition 4.0 (2017).
[2]
FURTADO, J. A.. "Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas." São Paulo: Ed. Blucher, 2012. 
[3]
NBR 5419 - Associação Brasileira de Normas Técnicas. "Proteção contra descargas atmosféricas." ABNT, 2015. 
[4]
MARQUES, A. T.; GOUVEIA, R. C. "A Proteção Contra Descargas Atmosféricas em Sistemas Elétricos." Revista 
Brasileira de Energia Elétrica, vol. 32, n. 4, 2018. 
[5]
PEREIRA, D. S.; SILVA, P. R.. "Tecnologias de Proteção de Sistemas Elétricos Contra Raios." 2ª Ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2016.