Cálculo da malha de aterr aterramento amento da subestação de uma usina termoelétrica Bruno César Ferreira Lopes Lucas Soares Teixeira Teixeira Thiago André Resende Vieira
Trabalho de Conclusão Conclusã o de Curso Instituto Unificado de Ensino Superior Orientador: Fabrício Luís Silva
Conteúdo Introdução Fundamentos
sobre aterramento Procedimentos de aterramento de uma subestação Dimensionamento do aterramento Conclusão
Introdução Dimensionar um sistema de aterramento para uma UTE que esteja dentro dos parâmetros aceitáveis.
Objetivo Calcular uma malha de aterramento garantindo continuidade no sistema elétrico e segurança das pessoas.
Justificativa Proteção dos equipamentos e segurança das pessoas.
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Fundamentos sobre aterramento Os principais objetivos do aterramento são: - Proporc Proporcion ionar ar uma superf superfíci íciee equipo equipoten tencia ciall no solo solo onde onde estão colocados os componentes da instalação elétrica e onde as pessoas estão pisando; - Segurança das das pessoas; - Prot Proteç eção ão de equi equipa pam mento entoss ; - Cami Caminh nhoo de baix baixaa imp imped edân ânci ciaa e/o e/ouu pote potenc ncia iall de de referencia; - Esco Escoam amen ento to de car cargas gas está estáti tica cas; s;
Eletrodo de aterramento
Conceito
Eletrodo de aterramento – Malha de aterramento
Tipos de Eletrodos: Eletrodo Natural e Eletrodo Convencional
Gradientes de potencial associados a malha de terra Distribuição de potencial no interior de uma malha
Linhas de equipotencial um uma malha de aterramento
Gradientes de potencial associados a malha de terra Quanto maior for a malha básica maior será a elevação de potencial no interior da malha, de forma qualitativa a figura mostra a variação de potencial em relação dimensão da malha básica..
Estratificação do solo
Conceito Utiliza a estratificação é utilizada para determinação do tipo do solo e se o mesmo precisa ser tratado tr atado Método utilizado Foi utilizado o método de duas camadas.
Resistividade do solo
Para que calcular a resistividade do solo? Método utilizado Foi utilizado o método Wenner Formula da resistividade do solo
Método Wenner Desenvolvido pelo Dr. Frank Wenner em 1915
Esquema de ligação
Configuração do método
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Introdução •
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Etapas envolvidas no projeto; Fatores condicionantes do projeto; Segurança de pessoas; Resistência de aterramento; Método megger.
Etapas do projeto Passo 1:
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Entrada dos dados básicos de projeto;
Passo 2: Definição das tensões de
passo, toque e corrente máxima
suportável pelo ser humano; Passo 3:
Arranjo dos condutores da malha
Passo 4:
Comparar os valores de tensão de passo e de toque com os
•
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definidos no Passo 2; Passo 5:
•
Revisar o projeto da malha de aterramento.
Fatores condicionantes de projeto
Promover meios para que o sistema funcione conforme projetado; Segurança de pessoas.
Faixa de corrente tolerável pelo corpo humano Efeito da Amplitude e da duração: A abaixo mostra o efeito da corrente em pessoas com massa corpórea ≥ 50,0kg
Efeito da frequência •
•
Efeito da corrente contínua; Efeito de correntes de frequência elevada.
Tensão de toque e tensão de passo Dentre as definições dos potenciais que determinam a segurança de um aterramento, foram consideradas:
Tensão de Passo;
Tensão de Toque;
Efeitos da corrente elétrica no corpo humano Varia de um autor para o outro, mas na prática os limites se baseiam conforme tabela abaixo: EFEITO FISIOLÓGICO Ausência da sensação sensação das mãos.
Corrente (mA) Homem Mulher 1,2
0,6
5,2
3,5
Choque desconfortável, mas não doloroso; controle muscular mantido.
9
6
Choque doloroso, para 99,5% das pessoas testadas, mas ainda com controle muscular mantido.
62
41
Nível limiar de percepção.
Resistência de aterramento
Condutor de corrente;
Dispersão da corrente;
Características do solo.
Medição da resistência de aterramento O que é necessário para efetuar uma mediação? - Simplesmente a obtenção de um circuito elétrico.
vár ios pontos (por posição) - A medição é efetuada em vários
Método do megger
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Medição da resistividade do solo
Terrômetro digital MTD-20kwe MTD-20 kwe Temperatura de operação de -10 °c a 50 °c Principais aplicações
Terrômetro digital
Procedimento
Eletrodo enterrado no solo
Medição da resistividade do solo Resistividade - (Ω) (m)
A
B
C
D
2
879,65
919,86
919,86
875,88
4
753,98
1.004,05
1.004,05
917,35
854,51 1.213,41
1.447,65 1.146,05
1.447,65 1.146,05
1.221,45 1.065,63
8 16
Desvio relativo Desvio relativo a média - (Ω) (m)
A
B
C
2
1,82%
6,47%
-9,67%
1,38%
4
-17,07%
10,44%
5,74%
0,90%
8
-19,53%
36,33%
-31,83%
15,03%
16
7,46%
1,49%
-3,32%
5,63%
D
Corrente de curto-circuito
Icft Corrente de curto-circuito fase-terra MÁXIMA 77.007,00A
Icft Corrente de curto-circuito fase-terra MÍNIMA 348,07A
Tf Tempo de duração da
falha em segundos 0,5 seg.
Diagrama das impedâncias do sistema
Seção mínima do cabo da malha de aterramento
Condutor deve ser determinada em função da corrente de curtocircuito. Beta = 0,81 – para fios ou cabos com condutividade de 30%
Verificação da tensão de passo
Tensão máxima de passo ( E pa): 3.133,90 (V).
E per ): Tensão de passo existente na periferia da malha ( E 39,38 (V).
Se a tensão máxima de passo for maior que a tensão de existente na periferia da malha, condição satisfeita.
Verificação da tensão de toque
Tensão máxima de toque ( E tm): 902,27 (V).
Tensão de toque existente ( E E te): 57,22 (V).
Se a tensão máxima de toque for maior que a tensão de toque existente, condição satisfeita.
Verificação das correntes
Corrente máxima de choque ( I ch): 164,05 (mA).
Corrente de choque existente devido à tensão de passos sem brita na periferia da malha ( I pmsb). 6,55 (mA). Se a corrente de choque existente for menor que a corrente máxima de choque, condição satisfeita.
Verificação das correntes
Corrente de choque existente na periferia da malha devido à tensão de passo, com camada de brita ( I pmcb): 1,64 (mA).
Se a corrente de choque existente for menor que a corrente máxima de choque, condição satisfeita .
Verificação das correntes
Corrente de choque devido à tensão de toque existente, sem brita ( I I pmsb): 25,40 (mA).
Se a corrente de choque , devido a tensão de toque existente, for menor que a corrente máxima de choque, condição satisfeita.
Verificação das correntes
Corrente de choque devido à tensão de toque existente, com brita( I I pmcb): 8,47 (mA).
Se a corrente de choque , devido a tensão de toque existente, for menor que a corrente máxima de choque, condição satisfeita.
Resistência da malha
Condição de Rmc ≤ 5Ω
(para tensões acima de 69 kV) (R mc): 4,46 (Ω).
Obs.: Resistência da malha calculada foi de 4,44 Ω, e a média das resistências medida na SE foi de 4,3 Ω.
Resistência da malha
Resistência Total da Malha (R tm): => O valor que representa repr esenta as resistências combinadas das hastes de terra: 4,44 (Ω).
Tipo de conexão conexão utilizada
Molde é o cadinho, para cabo de d e cobre nu de seção 95mm².
Cadinho para conexão tipo (T)
Tipo de conexão utilizada Conexão
exotérmica .
Conexão exotérmica tipo (T)
Conexão exotérmica tipo (X)
Montagem da malha
Escolha do Terreno
Montagem da malha
Conexão com solda Exotérmica
De acordo com o nosso no sso objetivo proposto, que era dimensionar a malha de aterramento da subestação da UTE Palmeiras e seguindo os métodos utilizados para tal fim, tivemos um excelente resultado.
