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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

HIGOR LEONARDO DOMINGUES

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE MÉTODOS DE VERIFICAÇÃO DA S

CONEXÕES DE EQUIPAMENTOS À MALHA DE ATERRAMENTO EM

SUBESTAÇÕES ENERGIZADAS

CURITIBA

2011

HIGOR LEONARDO DOMINGUES

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE MÉTODOS DE VERIFICAÇÃO DA S

CONEXÕES DE EQUIPAMENTOS À MALHA DE ATERRAMENTO EM

SUBESTAÇÕES ENERGIZADAS

Trabalho de Conclusão do Curso de Graduação em Engenharia Elétrica com ênfase em Eletrotécnica na área de Engenharia e Ciência dos Materiais, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof. Dr. Edemir Luiz Kowalski Co-orientador: Eng. M.Sc. Henry Leonardo López Salamanca

CURITIBA

2011

III

AGRADECIMENTOS

A Deus, pelo dom da vida, sabedoria e proteção.

Aos meus pais, pelo amor, perseverança e apoio em todos os momentos da

minha vida.

Ao meus irmãos, pelo exemplo de luta, dedicação e inteligência.

À minha namorada Larissa, pelo companheirismo, cumplicidade, paciência e

amor.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Edemir Luiz Kowalski, pelo empenho, orientação

e dedicação.

Ao meu co-orientador, Eng. M.Sc. Henry Leonardo López Salamanca, pelas

sugestões, dedicação e ajuda na realização e interpretação dos ensaios.

Ao Eng. M.Sc. Diogo Biasuz Dahlke, pelo apoio na realização dos ensaios e

orientações no período de estudos.

À Eng. Rosane Maris Ribas, pela amizade, apoio, paciência e por me ajudar a

ser um profissional com mais qualidade.

Ao LACTEC, pelo apoio na realização dos ensaios e seus colaboradores.

À COPEL, por permitir que eu realizasse este trabalho no período de estágio.

À Universidade Federal do Paraná por oferecer um ensino público e de

qualidade.

IV

SUMÁRIO

SUMÁRIO ................................................................................................................. IV

LISTA DE FIGURAS .................................. ............................................................... VI

LISTA DE TABELAS .................................. ............................................................ VIII

LISTA DE SIGLAS ................................... ................................................................. IX

RESUMO................................................................................................................... XI

ABSTRACT .......................................... .................................................................... XII

1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1

2 OBJETIVO .......................................... .................................................................. 4

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................. ................................................... 5

3.1 ATERRAMENTO ELÉTRICO.............................................................................. 5

3.1.1 Aplicações associadas ao aterramento elétrico ................................................ 6

3.2 IMPEDÂNCIA DE ATERRAMENTO ................................................................... 7

3.2.1 Medição da resistência de aterramento ............................................................ 7

3.3 CONDIÇÕES DE RISCO .................................................................................. 10

3.3.1 Choque ........................................................................................................... 11

3.3.2 Potencial de toque .......................................................................................... 11

3.3.2.1 Potencial de toque máximo .......................................................................... 12

3.3.3 Potencial de passo ......................................................................................... 12

3.3.3.1 Potencial de passo máximo .......................................................................... 13

3.3.4 Medição de Potencial de Toque e Passo........................................................ 13

3.3.5 Potencial de transferência .............................................................................. 15

3.4 RESISTIVIDADE DO SOLO ............................................................................. 15

3.4.1 Variação da resistividade do solo ................................................................... 17

3.4.2 Medição da resistividade do solo .................................................................... 18

3.5 A INFLUÊNCIA DA ESTRATIFICAÇÃO ........................................................... 19

3.6 CURVAS EQUIPOTENCIAIS ............................................................................ 20

3.7 EFEITO DA ALTA FREQUÊNCIA NAS MEDIÇÕES ........................................ 21

3.7.1 Análise das frequências .................................................................................. 23

3.7.2 Compensação da componente reativa ........................................................... 25

3.8 VERIFICAÇÃO DAS CONEXÕES À MALHA DE ATERRAMENTO ................. 25

3.8.1 Avaliação das conexões dos equipamentos com a malha de terra de uma

Subestação – Método do alicate terrômetro [6] .............................................. 26

V

3.8.2 Verificação de continuidade entre ligações de equipamentos à malha de

aterramento – Método de pontos equipotenciais ............................................ 27

4 PARTE EXPERIMENTAL ................................ ................................................... 29

4.1 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................ 29

4.1.1 Materiais e equipamentos ............................................................................... 29

4.1.2 Metodologia .................................................................................................... 30

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................ .............................................. 31

5.1 ENSAIOS NA SE ARAPOTI.............................................................................. 31

5.2 ENSAIOS NA SE XISTO .................................................................................. 37

5.3 ENSAIOS NA SE FAZENDA RIO GRANDE ..................................................... 46

6 CONCLUSÕES ................................................................................................... 55

7 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS............... ....................... 56

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 57

VI

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Constituição de um aterramento [7]. ............................................................ 5

Figura 2: Componentes de corrente no solo [7]. ......................................................... 7

Figura 3: Exemplo de medição de resistência de aterramento (método de queda de

potencial) [11]. ............................................................................................................. 8

Figura 4: Curva característica teórica da resistência de aterramento de um eletrodo

pontual [11]. ................................................................................................................. 9

Figura 5: Região de interferência entre duas hastes verticais (vista superior) [12]. .... 9

Figura 6: Região com interferência entre duas hastes verticais (vista lateral) [12]. ... 10

Figura 7: Região sem interferência entre os eletrodos (vista superior) [12]. ............. 10

Figura 8: Região sem interferência entre as hastes (vista lateral) [12]. ..................... 10

Figura 9: Potencial de Toque. À esquerda a curva de distribuição de potencial. À

direita o circuito elétrico equivalente [13]. ................................................................. 11

Figura 10: Potencial de Passo. À esquerda a curva de distribuição de potencial. À

direita o circuito elétrico equivalente [13]. ................................................................. 13

Figura 11: Medição do potencial de passo [11]. ........................................................ 14

Figura 12: Medição do potencial de toque [11].......................................................... 14

Figura 13: Variações típicas de resistividade (ρ) do solo [16]. .................................. 17

Figura 14: Penetração da corrente elétrica na profundidade “a” [10]. ....................... 18

Figura 15: Disposição dos eletrodos para o Método de Wenner [16]. ....................... 18

Figura 16: Estratificação do solo em duas camadas [10]. ......................................... 20

Figura 17: Solo estratificado em várias camadas [13]. .............................................. 20

Figura 18: Curvas equipotenciais para Hastes Verticais [12]. ................................... 21

Figura 19: Curvas equipotenciais para cabos enterrados horizontalmente [12]. ....... 21

Figura 20: Característica típica de Curvas Equipotenciais em malha de aterramento

(linhas tracejadas) [12]. ............................................................................................. 21

Figura 21: Esquema simplificado da medição com alta frequência [11] .................... 24

Figura 22: Tensão V2 entre a malha de terra e equipamento com conexão aberta

(C2) [18]. .................................................................................................................... 26

Figura 23: Ensaio com alicate terrômetro em estruturas metálicas multiaterradas [18].

.................................................................................................................................. 27

Figura 24: Procedimento para verificação das ligações de equipamentos à malha de

aterramento [15]. ....................................................................................................... 28

VII

Figura 25: Croqui dos pontos medidos na área da SE Arapoti. ................................. 32

Figura 26: À esquerda condutor de aterramento do portão de acesso. À direita

cantoneiras metálicas de aterramento da malha perimetral. ..................................... 32

Figura 27: À esquerda condutor de aterramento das estruturas dos mastros das

bandeiras. À direita condutor de aterramento do transformador. .............................. 33

Figura 28: Croqui do circuito de corrente nas instalações da SE Arapoti. ................. 34

Figura 29: Desenho da pontos de aterramento da SE Xisto. .................................... 38

Figura 30: À esquerda a caixa de inspeção frente esquerda. À direita caixa de

inspeção frente direita. .............................................................................................. 39

Figura 31: À esquerda ponto 6. À direita pára-raio antena VHF. ............................... 39

Figura 32: Croqui do circuito de corrente nas instalações da SE Xisto. .................... 40

Figura 33: Desenho dos pontos de aterramento da SE Fazenda Rio Grande. ......... 47

Figura 34: À esquerda ponto 12. À direita medição com alicate terrômetro entre os

pontos 1 e 4. .............................................................................................................. 48

Figura 35: À esquerda ponto 10. À direita carcaça ponto 14..................................... 48

Figura 36: Croqui do circuito de corrente nas instalações da SE Fazenda Rio

Grande. ..................................................................................................................... 49

VIII

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Variação da resistividade em função do tipo do solo [16] .......................... 16

Tabela 2: Descrição dos equipamentos utilizados. ................................................... 29

Tabela 3: Verificação de conexões de equipamentos à malha de aterramento SE

Arapoti. Método de Pontos Equipotenciais. ............................................................... 34


Arapoti. Método do Alicate Terrômetro. ..................................................................... 35


Xisto. Método de Pontos Equipotenciais. .................................................................. 40


Xisto. Método do Alicate Terrômetro. ........................................................................ 42


Fazenda Rio Grande. Método de Pontos Equipotenciais. ......................................... 49


Fazenda Rio Grande. Método do Alicate Terrômetro. ............................................... 51

IX

LISTA DE SIGLAS

PC – Personal Computer

SGM – Smart Ground Multimeter

SE’s – Subestações

SE – Subestação

kV – Unidade de potencial (Quilovolts)

Hz – Unidade de frequência (Hertz)

LACTEC – Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento

Ω – Unidade de resistência elétrica (Ohm)

Kg – Unidade de massa (Quilograma)

Rt – Resistência de aterramento

V – Tensão elétrica

I – Corrente elétrica

Vtoque – Potencial de toque

Rch – Resistência do corpo humano

Rc – Resistência de contato

Ich – Corrente de choque pelo corpo humano (corrente limite de Dalziel)

IF – Corrente de falta no sistema

R1, R2 e R3 – Resistências elétricas

ρs – Resistividade superficial do solo

t – Tempo (em segundos)

s – Unidade de tempo (segundos)

kg – Unidade de massa (Quilograma)

Vpasso – Potencial de passo

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

NBR – Denominação de norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas

m – Unidade de distância (metro)

V* – Potencial registrado nos ensaios quando 1 (um) Ampère de corrente é

injetado na malha de aterramento

Imalha – Corrente elétrica de malha

ρ – Resistividade do solo

ºC – Unidade de temperatura (grau Celsius)

R – Resistência medida. Valor indicado no medidor

X

a – Distância entre hastes adjacentes

b – Profundidade de cravação da haste

H – Profundidade das camadas do solo

Zmútua – Impedância mútua entre cabos pára-raios e fase

Zprópria – Impedância própria da malha

ρa – Resistividade aparente

f – Frequência (Hz)

DMG – Distância média geométrica

RMG – Raio médio geométrico

XL – Reatância indutiva

XC – Reatância capacitiva

ω – Frequência angular

C1 e C2 – Capacitores

PR – Paraná

AT – Alta Tensão

P&D – Pesquisa e Desenvolvimento

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

TR1 e TR2 – Transformadores

Ec – Eletrodo de corrente

Ep – Eletrodo de potencial

VHF – Antena de comunicação

XI

RESUMO

Atualmente, as avaliações de malha de aterramento são realizadas na maioria das vezes no comissionamento da malha original, por estar o sistema desenergizado. No caso de subestações já energizadas, é obrigatório que o sistema malha de terra e linhas de distribuição e transmissão estejam desenergizados, para que as medições tenham resultado satisfatório e também por motivo de segurança. Concessionárias de energia elétrica necessitam periodicamente de avaliação e manutenção de malhas de aterramento, pois estas envelhecem com o tempo causando corrosão ou até mesmo a desconexão de pontos que deveriam estar devidamente aterrados. Somente a verificação do valor da resistência de aterramento não é suficiente para analisar a qualidade e a eficiência de um sistema de aterramento em uma subestação, por isso a necessidade de avaliar também o estado dos cabos de malha e dos pontos de conexão dos equipamentos com técnicas que permitam a verificação, em subestações energizadas, de pontos da malha onde podem estar sofrendo corrosão ou desconexão. Dois métodos foram aplicados e comparados: verificação de conexões à malha de aterramento com alicate terrômetro (método do alicate terrômetro); e verificação dos níveis de equipotencialização da malha e continuidade dos cabos de descida de cada equipamento instalado em uma subestação (método de pontos equipotenciais). A verificação de sistemas de aterramento em instalações energizadas, utilizando injeção de corrente em alta frequência, é uma técnica recente, por isso é necessária a sua validação para diferentes condições e tipos de instalação. Os resultados obtidos gerarão subsídios que permitirão o aprimoramento da técnica de alta frequência, cuja vantagem será efetuar medições em sistemas de aterramento de subestações e com todos os acoplamentos de aterramento e proteção contra descargas atmosféricas devidamente conectados. Palavras-chave: Aterramentos. Pontos de conexão. Medições. Subestação. Alta frequência.

XII

ABSTRACT

Currently, evaluations of grounding grid are performed mostly in the commissioning of the original mesh, because the system is powered down. In the case of substations already energized, is obligatory that the earth grid system and distribution and transmission lines are de-energized, so that the measurements have satisfactory results and also for security reasons. Electric utilities need periodic evaluation and maintenance of ground grids, as they age with time, causing corrosion or even disconnection of points that should be properly grounded. Only checking the value of grounding resistance is not sufficient to analyze the quality and efficiency of an earthing system in a substation, so the need to also evaluate the status of the mesh wires and connection points of the equipment with techniques that allow verification in energized substations, where the mesh points may be suffering from corrosion or disconnection. Two methods were applied and compared: the verification of connections to the grounding grid with Clamp, and check the levels of mesh equipotencialization and continuity of descent wires of each equipment installed in a substation. Verification of grounding systems at installations energized, using current injection in high frequency, is a recent technique, so it is necessary to validate it for different conditions and types of installation. The results will generate subsidies that enable the improvement of high-frequency technique, whose advantage will be to make measurements in substation grounding systems and with all the couplings and ground lightning protection properly connected. Key words: Grounding. Connection points. Measurements. Substation. High frequency.

1

1 INTRODUÇÃO

As concessionárias de energia buscam a cada dia aprimorar e desenvolver

técnicas de manutenção preventiva e corretiva em suas linhas de transmissão e

distribuição, que permitam a intervenção no sistema sem necessidade de

desligamento do mesmo. Entre estas técnicas, pode-se citar a manutenção com

redes energizadas pelo método de contato ou ao potencial, inspeção

instrumentalizada de redes de distribuição, transmissão e subestações,

acompanhamento on-line de transformadores de potência, medição de sistemas de

aterramento em instalações energizadas, entre outros.

As subestações dentro do sistema elétrico possuem papel estratégico, pois

são responsáveis por fazer a ligação entre as linhas de transmissão e as redes de

distribuição que levam a energia a grande parte dos consumidores. Entre os vários

elementos que compõem uma subestação destaca-se o sistema de aterramento.

É extremamente importante a existência de um sistema de aterramento bem

projetado em uma subestação, por ser um sistema elétrico de grande porte e de alta

potência. O aterramento deve principalmente possuir baixa resistência de

aterramento e alta capacidade de condução de corrente, conseguir um valor de

resistência de aterramento invariável com as condições climáticas independente do

material utilizado, e principalmente, proporcionar segurança ao pessoal e proteção

aos equipamentos mantendo os níveis de potenciais dentro dos limites adequados,

ou seja, limites de tensão e corrente que não causem danos aos equipamentos,

choque elétrico e também fibrilação do coração.

Em função de sua importância estratégica, com relação aos aspectos

operacionais do sistema e com relação à segurança, a verificação periódica do

sistema de aterramento em subestações é necessária, pois no decorrer do tempo as

malhas de terra podem sofrer corrosão, desconexão de soldas, ou até mesmo roubo

dos cabos de aterramento. O grande problema encontrado é a realização desta

verificação com a subestação energizada. Por esta importância observa-se que

algumas empresas já buscaram desenvolver estas técnicas de medições com a

subestação energizada. Entre estas técnicas pode-se citar:

• “A new method and Instrument for touch and step voltage measurements”

e “A personal computer (PC) based ground impedance measurement

instrument” – instrumento chamado de “Smart Ground Multimeter– SGM”

2

capaz de medir a impedância de terra de um sistema de aterramento

com o sistema energizado, utilizando o método de queda de potencial.

[1,2]

• “Medição da resistência de malhas de terra energizadas em subestações

(SE’s) 34,5/13,8 kV e obtenção da resistividade de solos de SE’s, em

laboratório” – corrente injetada na malha de terra pelo próprio sistema,

medindo a tensão da malha com relação a um eletrodo remoto de

potencial, dispensando assim uma fonte de corrente e reduzindo o tempo

de execução da medição. [3]

• “Avaliação de malhas de terra em subestações energizadas através de

medições seletivas em frequência diferente de 60 Hz” – injeta uma

corrente de frequência próxima de 60 Hz na malha. [4]

• “Protótipo de medição de malha de terra em subestações energizadas” –

método que emprega fonte de corrente adaptada para frequências de

270 Hz, 1,47 kHz e 25 kHz. [5]

Estas novas técnicas devem ser melhor avaliadas com o objetivo de validá-las

como técnicas de verificação periódica do sistema de aterramento, identificando

possíveis processos de corrosão ou até mesmo a desconexão de soldas. A

verificação de conexões à malha de aterramento com alicate terrômetro, dos níveis

de equipotencialização da malha e da continuidade dos cabos de descida pode

auxiliar neste processo.

Para a realização destas medidas já se encontram disponíveis

comercialmente equipamentos, tais como o Megabras TM-25m, que é um

equipamento desenvolvido pela empresa Megabras e opera numa frequência de 25

kHz, alicate terrômetro Minipa ET-4300 CLAMP-ON utilizado para verificar as

conexões de descida dos equipamentos para a malha de terra e o protótipo

desenvolvido pela Fundação Paulista de Tecnologia e Educação, citado no artigo

“Protótipo de medição de malha de terra em subestações energizadas” [5].

Apesar de já existirem equipamentos para medição da malha de terra, os

métodos de avaliação de sistemas de aterramento em instalações energizadas

ainda não confirmam sua eficiência completa por algumas limitações, como as

interferências eletromagnéticas, o Efeito Skin que é o caminho percorrido pela

corrente elétrica na superfície dos condutores com o aumento da frequência, a

necessidade de compensar reativos com capacitores instalados nos equipamentos,

3

o acoplamento mútuo entre os cabos de medição e regiões urbanas com difícil

acesso para lançamento de cabos. Estas limitações mostram a importância de

estudos comparativos entre as técnicas e equipamentos a fim de se possibilitar o

aprimoramento das técnicas.

Uma das técnicas que tem demonstrado potencial de aplicação é a

verificação de sistemas de aterramento em instalações energizadas utilizando

injeção de corrente em alta frequência. Por se tratar de técnica recente, tem-se

observado a necessidade de sua validação para diferentes condições e tipos de

instalação.

4

2 OBJETIVO

O objetivo principal deste trabalho é fazer o comparativo entre dois critérios

de verificação das descidas dos equipamentos à malha de aterramento de uma

subestação, avaliando quais as melhores e piores situações, pontos com problemas

nos cabos de malha e de descida, diferenças de potenciais de todos os pontos de

uma subestação, utilizando equipamentos de alta frequência para medição em

instalações energizadas.

Para atingir este objetivo foram realizadas algumas medições de avaliação de

sistemas de aterramento em subestações energizadas com base nos critérios

seguintes:

• Verificação de conexões à malha de aterramento. Resultados obtidos com

Alicate Terrômetro Minipa ET-4300 (método já desenvolvido pelo Instituto

de Tecnologia para o Desenvolvimento (LACTEC) -“Técnicas de

Avaliação do Aterramento de Equipamentos em SE’s de Distribuição

Energizadas” [6];

• Verificação de continuidade entre ligações de equipamentos à malha de

aterramento e verificação de pontos equipotenciais. Comparação de

resultados entre equipamento protótipo STM-02 (equipamento

desenvolvido pela Alstech) e equipamento terrômetro da Megabras TM-

25m.

5

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 ATERRAMENTO ELÉTRICO

Aterramento é uma ligação intencional de parte eletricamente condutiva

(sistema físico elétrico, eletrônico ou corpos metálicos) ao solo, através de um

condutor elétrico [7; 8]. O valor da resistência de aterramento representa a eficácia

desta ligação, ou seja, quanto menor a resistência, melhor o aterramento [9].

Usualmente os valores adotados pelas concessionárias para resistência de malha

de terra são de 1 Ω para subestações (SE’s) de Transmissão, e de 1 Ω a 5 Ω para

SE’s de Distribuição. Esses valores de resistência não são adotados como padrão

entre as concessionárias e não devem ser um critério isolado, pois as condições de

segurança dependem também de outros fatores como resistividade do solo e

potências de curto-circuito no ponto da subestação, ou seja, os potenciais de passo

e toque devem ser considerados. Os componentes que envolvem os sistemas de

aterramento, vistos na Figura 1, são basicamente constituídos por [7]:

• Conexões elétricas que ligam um ponto do sistema aos eletrodos;

• Eletrodos de aterramento (qualquer corpo metálico colocado no solo);

• Solo que envolve os eletrodos.

Figura 1: Constituição de um aterramento [7].

A principal função de um aterramento está sempre associada à proteção de

pessoal ou de equipamentos [9]. Com base nisso é possível destacar os principais

objetivos do aterramento em uma subestação [10]:

• Obter uma resistência de aterramento a mais baixa possível, para

correntes de falta à terra;

6

• Manter os potenciais produzidos pelas correntes de falta dentro de limites

de segurança de modo a não causar fibrilação do corpo humano;

• Fazer que equipamentos de proteção sejam mais sensibilizados e isolem

rapidamente as faltas à terra;

• Prover um caminho para as correntes na terra em condições normais de

operação e de falta, sem ultrapassar os limites que afetem a continuidade

do serviço;

• Escoar as cargas estáticas geradas nas carcaças dos equipamentos.

Hastes dispostas verticalmente são mais comumente utilizadas,

principalmente quando as camadas mais profundas do solo têm menor resistividade

elétrica e também pela praticidade e facilidade na cravação [7]. Outras disposições

geométricas dos eletrodos de aterramento também são utilizadas, mas a forma

depende de suas aplicações, como por exemplo, eletrodo horizontal, esfera

colocada a uma certa profundidade, disco horizontal ao nível do solo, hastes em

paralelo, etc.

3.1.1 Aplicações associadas ao aterramento elétrico

As principais aplicações associadas aos aterramentos elétricos são [7,9]:

• Permitir o escoamento de cargas ou correntes de descarga, por ser a

ligação à terra um fator de segurança, impedindo assim energização de

partes metálicas expostas ao contato de pessoas e animais e impedindo

o carregamento de cargas estáticas que possam originar faíscas ou

irradiação eletromagnética;

• Limitar os níveis de potenciais ou a distribuição destes a patamares

seguros, por meio de práticas adequadas de aterramento;

• Usar a terra como um condutor de retorno;

• Aterrar certos pontos de um sistema, para influenciar no desempenho de

equipamentos de proteção eletroeletrônicos; e agir na proteção galvânica

de partes metálicas enterradas no solo.

7

3.2 IMPEDÂNCIA DE ATERRAMENTO

Um conceito importante para avaliar a natureza dos aterramentos é chamado

de “Impedância de Aterramento”. A impedância é a maneira pela qual o sistema

enxerga o aterramento, ou seja, é a oposição oferecida pelo solo à injeção de

corrente elétrica no mesmo, através dos eletrodos. Uma conexão à terra apresenta

resistência, capacitância e indutância. A Figura 2 mostra um circuito elétrico

representando um sistema de terra simples.

Figura 2: Componentes de corrente no solo [7].

Em muitas aplicações, não se refere à impedância de aterramento, mas à sua

resistência. Isto se deve ao fato de que, nas condições dessas aplicações, os efeitos

reativos são muito reduzidos. Essas condições são usuais para fenômenos lentos,

cujas frequências representativas têm valor reduzido. A configuração resultante para

o circuito equivalente se aproxima de um conjunto de condutâncias colocadas em

paralelo. Esse é o caso de ocorrências próximas às condições de regime em

sistemas de potência, como curtos-circuitos. O valor da resistência de aterramento

pode ser quantificado pela relação entre a tensão aplicada a um aterramento e a

corrente resultante, como mostrado na Equação 1 (neste caso, entende-se por

tensão o potencial adquirido pelo aterramento referido ao infinito) [7].

I

VRt = (1)

3.2.1 Medição da resistência de aterramento

A injeção de corrente no solo faz com que ela se dissipe em várias direções,

conforme a característica da distribuição de resistência do solo. Para medir a

8

resistência de terra, é necessário dispor sempre, basicamente, de um ponto na terra

onde se "injeta" corrente (terra que deseja ser medido) e um ponto onde se "retira" a

corrente injetada (terra auxiliar).

Assim, pela Lei de Ohm, a corrente injetada circulará pela terra e provocará

em sua superfície uma tensão, resultante do produto da resistência de terra até o

ponto a ser medido pela corrente injetada. A medição da resistência de terra de um

eletrodo pode ser feita então, utilizando-se um amperímetro e um voltímetro ou,

diretamente através do terrômetro, como mostra a Figura 3.

Figura 3: Exemplo de medição de resistência de ater ramento (método de queda de potencial)

[11].

A localização do eletrodo de tensão com relação ao terra auxiliar é muito

importante na determinação do valor real da resistência a ser medida. A resistência

real do aterramento, para solos homogêneos, se dá quando o eletrodo de potencial,

colocado aproximadamente a 62% da distância entre o centro elétrico da malha e o

eletrodo de corrente e alinhado com este, está na região do patamar. Este eletrodo

tem sua localização gradativamente variada ao longo dessa direção, efetuando-se

uma medição para cada posição, de forma a gerar uma curva semelhante a da

Figura 4, da qual se obtém o valor da resistência do aterramento [7,10].

9

Figura 4: Curva característica teórica da resistênc ia de aterramento de um eletrodo pontual [11].

Para análise correta da eficiência e segurança do sistema de aterramento,

deve-se levantar a curva de resistência de aterramento pela distância. Na

proximidade do terra a ser medido, o afastamento do eletrodo móvel deverá ser

pequeno, pois é nesta região que se nota gradiente máximo da resistência e, logo

após, poderá ser aumentado o espaçamento, pois a curva tende a se estabilizar.

Caso não tenha se estabilizado, isso significa que o espaçamento entre os terras (o

medido e o auxiliar) não é suficiente, e um terra está interferindo no outro (as regiões

de influência estão se superpondo), este é o principal método de medição de

resistência de aterramento, chamado Método da Queda de Potencial [11]. Neste

caso, deve-se distanciar o terra auxiliar até conseguir estabilização da curva de

resistência, da Figura 5 à Figura 8 é mostrada a forma como ocorre interferência

entre eletrodos.

Figura 5: Região de interferência entre duas hastes verticais (vista superior) [12].

R: Resistência obtida variando a distância da sonda desde a distância d = D até d = 0 (o eletrodo a medir)

RV: Valor verdadeiro do aterramento

10

Figura 6: Região com interferência entre duas haste s verticais (vista lateral) [12].

Figura 7: Região sem interferência entre os eletrod os (vista superior) [12].

Figura 8: Região sem interferência entre as hastes (vista lateral) [12].

3.3 CONDIÇÕES DE RISCO

A norma que estabelece as condições mínimas exigíveis para garantir a

segurança dos empregados que trabalham em instalações elétricas no Brasil é a

NR-10. Ela inclui elaboração de projetos, execução, operação, manutenção, reforma

e ampliação, em quaisquer das fases de geração, transmissão, distribuição e

consumo de energia elétrica. Esta norma exige também que sejam observadas as

normas técnicas oficiais vigentes e, na falta destas, as normas técnicas

internacionais.

11

3.3.1 Choque

A perturbação no organismo causada pela passagem de corrente elétrica é

chamada de choque elétrico. Os efeitos dessas perturbações variam e dependem do

percurso da corrente elétrica pelo corpo, da intensidade e espécie da corrente, do

tempo de duração, da frequência da corrente elétrica, da tensão elétrica, estado de

umidade da pele e das condições orgânicas do indivíduo [10].

As perturbações no indivíduo podem ser paradas respiratórias, fibrilação

ventricular e consequente parada cardíaca, queimaduras profundas produzindo

necrose do tecido e morte.

3.3.2 Potencial de toque

É a diferença de potencial que aparece entre um ponto de uma estrutura

metálica situado ao alcance da mão de uma pessoa e um ponto no chão situado a

um metro de distância da base da estrutura considerada devido à passagem de

corrente de falta pela terra, conforme mostra a Figura 9.

Figura 9: Potencial de Toque. À esquerda a curva de distribuição de potencial. À direita o

circuito elétrico equivalente [13].

A Equação 2 e a Equação 3 representam o potencial de toque.

chc

chtoque IR

RV

+=2

(2)

12

Onde:

• Rch = resistência do corpo humano, considerada como 1000 Ω

• Rc = resistência de contato que pode ser considerada 3 vezes a

resistividade superficial do solo (ρs)

• Ich = corrente de choque pelo corpo humano, também chamada de

corrente limite de Dalziel [14] – t

Ich116,0= (para corpo com peso de 50

Kg), com sts 303,0 ≤≤ , sendo t = tempo de duração do choque, e s =

segundos.

• IF = corrente de falta no sistema

• R1 e R2 são as resistências dos trechos de terra considerados.

( ) chstoque IV ρ5,11000+= (3)

3.3.2.1 Potencial de toque máximo

Pela corrente limite de Dalziel, o potencial de toque máximo permissível entre

a mão e o pé, para não causar fibrilação ventricular, é:

( )t

V smáximotoque116,0

5,11000 ρ+=⋅

(para corpo com peso de 50 Kg)

3.3.3 Potencial de passo

É a diferença de potencial que aparece entre dois pontos situados no chão,

distanciados de um metro, devido à passagem de corrente de falta pela terra,

conforme mostra a Figura 10.

13

Figura 10: Potencial de Passo. À esquerda a curva d e distribuição de potencial. À direita o

circuito elétrico equivalente [13].

A Equação 4 e a Equação 5 representam o potencial de passo.

( ) chcchpasso IRRV 2+= (4)

Fazendo Rc = 3ρs, tem-se:

( ) chspasso IV ρ61000+= (5)

3.3.3.1 Potencial de passo máximo

Novamente pela corrente limite de Dalziel, o potencial de passo máximo

permissível pelo corpo humano, para não causar fibrilação ventricular, é:

( )t

V smáximopasso116,0

61000. ρ+= (para corpo com peso de 50 Kg)

3.3.4 Medição de Potencial de Toque e Passo

Segundo a norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT),

NBR 15749 [11], a medição dos valores das tensões de passo e toque é realizada

usando o método de queda de potencial, de forma semelhante à medição da

resistência da rede geral de terra, exceto pelo fato do eletrodo de potencial estar

localizado dentro da malha de aterramento e o seu deslocamento ser de metro em

metro.

14

São levantados perfis de tensão de passo e toque próximos a equipamentos

que são normalmente manuseados por operários dentro da subestação. A tensão de

passo é calculada como a diferença de potencial entre duas placas ou hastes

metálicas em contato com o solo e separadas por uma distância de 1 metro (m). A

tensão de toque é medida entre a parte metálica do equipamento ligado à malha de

aterramento e a placa ou haste alocada a 1 m de distância do equipamento sob

teste. A Figura 11 e a Figura 12 mostram o procedimento para medições de

potencial de passo e toque.

Figura 11: Medição do potencial de passo [11].

Figura 12: Medição do potencial de toque [11].

15

O valor real de tensão de toque e passo ao qual está sujeito o pessoal técnico

no momento de uma falta é calculado como o produto entre a tensão registrada no

ensaio V* e o valor de corrente de malha (IMalha) correspondente à parcela de

corrente de falta dissipada pela malha de aterramento para o solo, informação do

projeto de aterramento. O cálculo é feito conforme a Equação 6 e Equação 7:

( ) malhatoque IVV *1= (6)

( ) malhapasso IVVV *1

*2 −= (7)

Onde (Vx*) corresponde à tensão quando 1 (um) Ampère de corrente é

injetado na malha de aterramento.

3.3.5 Potencial de transferência

É a diferença de potencial entre um ponto do sistema de aterramento e um

ponto remoto, devido à passagem de correntes de falta pela terra, localizado a uma

distância suficientemente afastada da zona de influência desse sistema [8].

3.4 RESISTIVIDADE DO SOLO

Resistividade elétrica do solo, resistência específica do solo ou,

simplesmente, resistividade do solo é a resistência entre faces opostas do volume

do solo, consistindo de um cubo homogêneo e isótropo cuja aresta mede uma

unidade de comprimento [16].

No projeto de um sistema de aterramento, é de fundamental importância, o

conhecimento prévio do valor da resistividade do solo, onde será construído o

mesmo. A corrente elétrica pode fluir pelo solo, essa dissipação ocorre porque o solo

também é considerado um condutor, de acordo com a sua resistividade.

Os solos que apresentam mais baixa resistividade são os que contêm

resíduos vegetais, turfosos, em locais pantanosos, nas profundezas dos vales e nas

margens de rios. Os solos que apresentam os mais altos valores de resistividade

são os arenosos, os rochosos, em locais altos e desprovidos de vegetação, nos

desertos, etc.

16

Vários fatores influenciam na resistividade do solo. Entre eles, podem-se

ressaltar:

• Tipos de solo;

• Mistura de diversos tipos de solo;

• Solos com camadas estratificadas com profundidades e materiais

diferentes;

• Teor de umidade;

• Temperatura;

• Compactação e pressão;

• Composição química dos sais dissolvidos na água retida;

• Concentração dos sais dissolvidos na água retida.

As diversas combinações acima resultam em solos com características

diferentes e, consequentemente, com valores de resistividade distintos. Assim, solos

aparentemente iguais têm resistividades diferentes.

Para ilustrar, a Tabela 1 mostra a variação da resistividade para solos de

naturezas distintas.

Tabela 1: Variação da resistividade em função do ti po do solo [16]

Tipos de solo Faixa de resistividades ( Ω·m)

Água do mar menor do que 10

Alagadiço, limo, húmus, lama até 150

Água destilada 300

Argila 300 – 5.000

Calcário 500 – 5.000

Areia 1.000 – 8.000

Granito 1.500 – 10.000

Basalto a partir de 10.000

Concreto

Molhado: 20 – 100

Úmido: 300 – 1000

Seco: 3 kΩ·m – 2 MΩ·m

17

O solo é um elemento totalmente heterogêneo, de modo que seu valor de

resistividade varia de uma direção a outra, conforme o material de que é composto,

segundo a profundidade de suas camadas e idade de sua formação geológica.

Uma propriedade importante da terra é a capacidade de retenção de

umidade, influenciada por sua vez, pela porosidade do terreno; esta capacidade

permite que, durante a passagem de altas correntes, o aquecimento resultante não

provoque uma evaporação tão rápida, não perdendo assim a terra, sua propriedade

principal que é a de dispersora de correntes, sem elevar os potenciais além dos

permissíveis.

3.4.1 Variação da resistividade do solo

Na Figura 13, pode-se notar a variação da resistividade do solo com a

umidade, salinidade e temperatura.

5000

1000

500

100

50

ρ ρ ρ ρ (ΩΩΩΩm)

5000

1000

500

100

50

–25 –20 –15 –10 – 5 0 5 10 15 20 25 temperatura (°C)

5000

1000

500

100

50

5000

1000

500

100

50


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Salinidade (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Umidade (%)


Figura 13: Variações típicas de resistividade ( ρ) do solo [16].

Pelas imagens, é fácil notar que a resistividade decresce com o aumento da

umidade, com a dissolução de sais e com o aumento da temperatura (<100ºC).

18

3.4.2 Medição da resistividade do solo

O principal método de medição da resistividade do solo que usa 4 pontos

alinhados, igualmente espaçados, cravados a uma mesma profundidade, é

conhecido como: Método de Wenner ou Dos Quatro Pontos. O método considera

que grande parte da distribuição de corrente que passa entre as hastes externas

ocorre a uma profundidade igual ao espaçamento entre as hastes, ver Figura 14.

Figura 14: Penetração da corrente elétrica na profu ndidade “a” [10].

A corrente atinge uma profundidade maior, com uma correspondente área de

dispersão grande, tendo, em consequência, um efeito que pode ser desconsiderado.

Portanto, para efeito do Método de Wenner, considera-se que o valor da resistência

elétrica lida no aparelho é relativa a uma profundidade “a” do solo. Deve-se montar o

circuito da Figura 15:

Figura 15: Disposição dos eletrodos para o Método de Wenner [16].

Uma corrente elétrica I é injetada no ponto 1 pela primeira haste e coletada no

ponto 4 pela última haste. Esta corrente, passando pelo solo entre os pontos 1 e 4,

produz potencial nos pontos 2 e 3. Assim, o aparelho processa internamente e indica

na leitura, o valor da resistência elétrica. Com o valor da resistência, calcula-se o

19

valor da resistividade do solo (ρ). Os espaçamentos recomendados para facilitar o

cálculo pelo método de estratificação do solo são: a = 2, 4, 8, 16 e 32 metros.

O valor de resistividade é dado pela Equação 8.

2222 4

21

4

ba

a

ba

aaR

+−

++

= πρ (8)

Onde:

• R: Resistência medida em Ω. Valor indicado no medidor.

• a: Distância entre eletrodos adjacentes em m

• b: Profundidade de cravação em m

• ρ: resistividade em Ω.m

• Quando 10

ab ≤ é usada a equação simplificada (Equação 9).

aRπρ 2= (9)

O método de Wenner considera o solo homogêneo. O valor de resistividade

obtido com um determinado espaçamento entre eletrodos é o valor referido à

profundidade, igual a esse espaçamento.

3.5 A INFLUÊNCIA DA ESTRATIFICAÇÃO

Os solos, na sua grande maioria, não são homogêneos, mas formados por

diversas camadas de resistividade e profundidade diferentes. Essas camadas,

devido à formação geológica, são em geral horizontais e paralelas à superfície do

solo [10].

Existem casos em que as camadas se apresentam inclinadas e até verticais,

devido a alguma falha geológica. Entretanto, os estudos apresentados para

pesquisa do perfil do solo as consideram aproximadamente horizontais, uma vez

que outros casos são menos típicos, principalmente no exato local da instalação da

subestação. Como resultado da variação da resistividade das camadas do solo, tem-

se a variação da dispersão de corrente, como mostra a Figura 16.

20

Figura 16: Estratificação do solo em duas camadas [ 10].

As linhas pontilhadas são superfícies equipotenciais. As linhas cheias são as

correntes elétricas fluindo no solo.

Para efeito de projeto, o solo é estratificado em camadas horizontais,

conforme Figura 17:

Figura 17: Solo estratificado em várias camadas [13 ].

3.6 CURVAS EQUIPOTENCIAIS

É o lugar geométrico, no solo, com relação ao sistema de aterramento, no

qual se verificam mesmos potenciais, como é mostrado da Figura 18 à Figura 20.

21

Figura 18: Curvas equipotenciais para Hastes Vertic ais [12].

Figura 19: Curvas equipotenciais para cabos enterra dos horizontalmente [12].

Figura 20: Característica típica de Curvas Equipote nciais em malha de aterramento (linhas

tracejadas) [12].

3.7 EFEITO DA ALTA FREQUÊNCIA NAS MEDIÇÕES

A realização de medições com corrente em alta frequência se deve ao fato de

permitir uma melhor avaliação do aterramento em condições próximas às condições

de surto, como por exemplo, descargas atmosféricas ou chaveamento.

O instrumento deve operar numa frequência tal que a impedância indutiva

do(s) cabo(s) pára-raios de uma ou mais linhas de transmissão acopladas à

subestação, num vão de comprimento normal, seja razoavelmente alta, a ponto de

se reduzir o efeito dos aterramentos adjacentes ao que se está medindo [5].

O instrumento também deve ser capaz de afastar as interferências de

harmônicas. Na sequência a seguir é dado exemplo de cálculo das impedâncias

próprias e mútuas dos cabos pára-raios, comparando as frequências de 60 Hz e 25

kHz, a partir da formulação de Carson [17]. O valor de resistividade aparente é

22

ρa=100 Ω.m, e o cabo pára-raio de 3/8 de aço. Re é um valor padrão. Os valores ρa,

Re são valores que para uma ou outra frequência permanecem constantes. Os

resultados a seguir foram extraídos do documento “Medição de Malha de Terra em

subestações energizadas” [13].

a) Para frequência de 60 Hz:

• Cálculo da Zmútua entre cabo pára-raios e fase:

×××+=

fDMGLnjwRZ a

emútua

ρ6590002,0 (Ω/Km) (10)

446,0060,0 jZmútua += ou

34,82.450,0 j

mútua eZ =

• Cálculo da Zprópria da malha formada pelo cabo pára-raios e retorno

pelo solo:

×××++=

fCLnjwR

RZ a

ecaboPRprópria

própria

ρ6590002,0

2.

(Ω/Km) (11)

770,0772,1 jZ própria += ou

49,23.932,1 j

própria eZ =

Sendo raiospáracabosentreDistterracabodoRMGC −×= ...)...( = 0,086718 e

DMG a distância média geométrica e RMG o raio médio geométrico.

b) Para frequência de 25 kHz:

• Cálculo da Zmútua entre cabo pára-raios e fase:

×××+=

fDMGLnjwRZ a

emútua

ρ6590002,0 (Ω/Km) (12)

020,91060,0 jZmútua += ou

96,89.020,91 j

mútua eZ =

23

• Cálculo da Zprópria da malha formada pelo cabo pára-raios e retorno

pelo solo:

×××++=

fCLnjwR

RZ a

ecaboPRprópria

própria

ρ6590002,0

2.

(Ω/Km) (13)

060,226772,1 jZ própria += ou

55,89.067,226 j

própria eZ =

Sendo raiospáracabosentreDistterracabodoRMGC −×= ...)...( = 0,086718 e

DMG a distância média geométrica e RMG o raio médio geométrico.

3.7.1 Análise das frequências

Observa-se que para estes exemplos, a) e b), a impedância mútua aumenta

cerca de 200 vezes enquanto que a impedância própria aumenta cerca de 100

vezes, passando o ângulo para próximo de 90°. Em su bestações com entradas e

saídas de linhas de transmissão dotadas de cabos pára-raios ligados à malha de

terra, estima-se, que um equipamento com tal frequência meça somente a

resistência da malha de terra em estudo. Dessa forma, o valor obtido tende a ser

mais real do que aquele fornecido por equipamentos convencionais de baixa

freqüência, para os quais não se desacoplam os cabos pára-raios das instalações.

Dessa forma, os parâmetros (Resistência + Reatância) dos cabos pára-raios

tendem a infinito, ou seja, passam a ser excluídos da medição em alta freqüência

[13].

Os parâmetros que compõem a medição de alta frequência são os mostrados

no diagrama da Figura 21:

24

Figura 21: Esquema simplificado da medição com alta frequência [11]

Neste esquema é possível identificar os parâmetros envolvidos na medição,

sendo que:

• n1 LL K representam a parte indutiva da impedância do circuito formada

pelas torres (cabos pára-raios das linhas de transmissão);

• n1 RR K representam uma parte da resistência do circuito (cabos pára-raios

das linhas de transmissão);

• n1 RatRat K representam as resistências dos aterramentos de cada torre

das linhas de transmissão;

• mL representa a parte indutiva da impedância da malha de aterramento

sob ensaio;

• mR representa a parte resistiva da impedância da malha de aterramento

sob ensaio;

• cLE representa a parte indutiva da impedância do eletrodo de corrente;

• cRE representa a parte resistiva da impedância do eletrodo de corrente;

• cRatE representa a resistência de aterramento do eletrodo de corrente;

• pLE representa a parte indutiva da impedância do eletrodo de potencial;

• pRE representa a parte resistiva da impedância do eletrodo de potencial;

• pRatE representa a resistência de aterramento do eletrodo de potencial;

25

• C1, C2, C3 representam o banco de capacitores que pode ser utilizado

para compensar a parte reativa do circuito.

3.7.2 Compensação da componente reativa

O instrumento deve possuir um módulo que permita a introdução de

capacitâncias com a finalidade de efetuar a compensação dos reativos presentes na

medição. Os capacitores devem ser utilizados de tal forma que a reatância

capacitiva seja igual à reatância indutiva, como mostra a Equação 14 e Equação 15:

CL XX = (14)

CL w

w1= (15)

Onde:

• XL é a reatância indutiva

• XC é a reatância capacitiva

• ω = 2.π.f, sendo f = 25 kHz

No caso em que uma subestação tenha linhas de transmissão chegando ou

partindo, com seus cabos pára-raios ligados à malha de terra, o instrumento com

alta frequência deve medir somente a resistência da malha de terra.

3.8 VERIFICAÇÃO DAS CONEXÕES À MALHA DE ATERRAMENTO

As falhas em conexões, sejam elas corrosão, roubo de cabo de cobre, solda

mal feita ou desconexão, podem causar potenciais elevados por acoplamento

capacitivo com o barramento energizado em regime.

O surgimento de uma reatância capacitiva na conexão enterrada representa

um caminho muito mais fácil que a resistência das isolações. Em equipamentos

energizados são verificadas correntes capacitivas entre poucos mA (miliampères) e

dezenas de mA, por isso, dependendo da condição e do ponto da interrupção, pode

haver risco fatal. A Figura 22 mostra o circuito equivalente para baixa frequência

formado entre o lado de alta tensão (AT) do equipamento energizado com sua

26

ligação de aterramento aberta, e a malha de terra. As conexões abertas estão

representadas pelos capacitores C1 e C2.

AT BT

C1

C2

V1

V2

Carcaça

R2

R1

Malha de terra

Figura 22: Tensão V 2 entre a malha de terra e equipamento com conexão a berta (C 2) [18].

3.8.1 Avaliação das conexões dos equipamentos com a malha de terra de uma

Subestação – Método do alicate terrômetro [6]

O método convencional para inspeção e medição da resistência das

conexões enterradas precisa da abertura de valetas, ou então é utilizado um

multímetro convencional para simples verificação quando a subestação está

desenergizada.

Este método permite uma avaliação correta da condição de falha ou não do

aterramento de equipamentos da Subestação, embora não indique com precisão o

grau de corrosão de uma conexão que ainda esteja com boa continuidade. A

principal vantagem é a obtenção rápida do estado das conexões enterradas de

equipamentos, duas a duas, para fins de comissionamento ou manutenção,

dispensando ajustes iniciais para cada leitura.

O alicate terrômetro opera aplicando corrente de 1,67 kHz, de forma similar à

de um TC de bucha invertido, com alimentação pelo seu secundário.

Para efetuar a medição de um par de conexões enterradas de dois

equipamentos de alta tensão (AT) é necessário curto-circuitar as descidas dos cabos

de aterramento, como mostrado na Figura 23. A resistência total medida pelo

27

instrumento será o somatório da resistência do cabo de medição e da malha, mais

as conexões de ensaio (1 e 2) e as conexões enterradas da malha (3 e 4).

Figura 23: Ensaio com alicate terrômetro em estrutu ras metálicas multiaterradas [18].

No caso acima, a medição mostrará o estado das conexões de aterramento

dos equipamentos das fases A e B. A resistência do circuito de medição (cabo mais

conexões de ensaio) não ultrapassa 400 mΩ. A resistência dos cabos de terra e das

duas conexões enterradas em boas condições costuma ser inferior a 100 mΩ. Desta

forma, admitindo-se uma tolerância inerente a erros de medição, valores de

resistências acima de 0,5 Ω são considerados como indicativos de defeito em pelo

menos uma das duas conexões testadas.

Ao se constatar um valor anormal, será necessário testar cada uma das duas

descidas envolvidas contra uma terceira para saber qual das conexões suspeitas

está com defeito.

3.8.2 Verificação de continuidade entre ligações de equipamentos à malha de

aterramento – Método de pontos equipotenciais

A verificação das ligações de equipamentos à malha de aterramento é

realizada utilizando o método de medição de potenciais no solo em instalações

energizadas, segundo o anexo G da norma ABNT NBR 15749 [11].

Com um terrômetro, injeta-se uma corrente de baixa amplitude e alta

frequência, entre um ponto de terra remoto (eletrodo auxiliar de corrente) e

diferentes pontos conectados às malhas de aterramento das usinas e das

subestações.

28

O eletrodo de potencial de referência utilizado para a medição localiza-se na

mesma direção e sentido que o eletrodo auxiliar de corrente, a uma distância fora da

influência do ponto de terra remoto e as malhas do sistema de aterramento. Os

potenciais dos pontos de conexão ao sistema de aterramento da subestação são

medidos em relação a esse eletrodo de referência.

Se o sistema de aterramento for composto por diferentes malhas de

aterramento interligadas, encontra-se o menor valor de potencial associado a cada

malha e designa-se como x esse valor. Para potenciais entre x e 1,25x considera-se

que a conexão do equipamento à malha em questão é satisfatória. Ver a Figura 24,

extraída do documento “Metodologias utilizadas pelo LACTEC para verificação de

sistemas de aterramento em instalações energizadas” [15].

Figura 24: Procedimento para verificação das ligaçõ es de equipamentos à malha de

aterramento [15].

29

4 PARTE EXPERIMENTAL

Foram selecionadas três subestações da Copel para a realização das

medições: SE Arapoti 138 kV (localizada na cidade de Arapoti/PR), SE Xisto 34,5 kV

(localizada na cidade de São Mateus do Sul/PR) e SE Fazenda Rio Grande

(localizada na cidade de Fazenda Rio Grande/PR, região metropolitana de Curitiba).

4.1 MATERIAIS E MÉTODOS

4.1.1 Materiais e equipamentos

Os equipamentos utilizados para os dois critérios de medição são

apresentados na Tabela 2:

Tabela 2: Descrição dos equipamentos utilizados.

Alicate terrômetro miliamperímetro

Marca: MINIPA

Modelo: ET-4300

número de série: 01654;

Conjunto de cabos e hastes para medição de aterramento;

Marca: LACTEC

Modelo: 1

GPS

Marca: Garmin

Modelo: Oregon 300

Terrômetro

Marca: Alstech

Modelo: STM-02 e STM-04

número de série: AL500004 AL400011;

30

Terrômetro

Marca: Megabras

Modelo: TM-25m

4.1.2 Metodologia

Para o método do alicate terrômetro (avaliação das conexões dos

equipamentos com a malha de terra) foi utilizado o Alicate Terrômetro MINIPA e o

conjunto de cabos e hastes (equipamentos mostrados na Tabela 2).

Para o método de verificação de continuidade entre ligações de equipamentos

à malha de aterramento (método de pontos equipotenciais) utilizou-se o terrômetro

protótipo marca Alstech, modelo STM-02 e o terrômetro Megabras, modelos TM-25m

(equipamentos mostrados na Tabela 2). Foi usado o método de medição de

potenciais com injeção de baixa corrente em alta frequência, segundo a norma

ABNT NBR 15749 [11], com as instalações energizadas. Utilizaram-se circuitos de

medição de corrente e potencial posicionados na mesma direção, condição em que

a corrente de teste e a elevação de potencial, podem propiciar acoplamento mútuo

entre os circuitos. Para atenuar/eliminar esse acoplamento utilizou-se cabo blindado

no circuito de corrente garantindo a separação entre os condutores dos circuitos de

corrente e de potencial. O eletrodo de corrente Ec foi composto de quatro eletrodos

de aço cobreado de 0,60 m de comprimento por 14,5 mm de diâmetro dispostos em

linha e separados de 1 m, interligados por condutor de cobre de 4 mm2 de seção. O

eletrodo de potencial Ep foi composto de um eletrodo de cobre de 0,6 m de

comprimento por 14,5 mm de diâmetro.

Neste último caso, considerando a dificuldade real em se manter o

espaçamento entre o terminal de corrente e a rede de terra, em valores tais que se

obtivesse uma região remota livre das influências da malha de terra e a discreta

ocorrência de regiões com baixa resistividade de solo que permitissem a confecção

de bons aterramentos para os eletrodos auxiliares de corrente e potencial.

31

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 ENSAIOS NA SE ARAPOTI

A subestação (SE) Arapoti/PR é uma instalação nova na qual a construção

civil e instalação dos equipamentos de potência ainda não estavam finalizadas no

momento das medições. Decidiu-se pela realização das medições nesta SE devido à

falta de parte da documentação do projeto de aterramento da mesma, uma vez que,

constava-se disponível apenas o desenho da malha de aterramento. As medições

foram realizadas com solo úmido.

No dia da realização das medições foram primeiramente identificados os

condutores de descida para a malha de terra dentro da SE. Notou-se, em virtude das

dimensões desta SE, poucos condutores de aterramento estando os mesmos

representados basicamente pelos seguintes pontos (ver Figura 25):

• Descidas de terra da malha perimetral (cantoneiras metálicas);

• Condutores de aterramento do portão, do motor do portão de acesso da

SE;

• Corrimões de acesso à sala de operação e da estrutura do mastro das

bandeiras;

• Aterramento dos transformadores TR1 e TR2;

• Caixa de inspeção das hastes ao redor da perimetral.

32

Figura 25: Croqui dos pontos medidos na área da SE Arapoti.

Na Figura 26 e na Figura 27 são mostrados alguns dos pontos acima

identificados nos dias das medições.

Figura 26: À esquerda condutor de aterramento do po rtão de acesso. À direita cantoneiras

metálicas de aterramento da malha perimetral.

33

Figura 27: À esquerda condutor de aterramento das e struturas dos mastros das bandeiras. À

direita condutor de aterramento do transformador.

Os pontos de acoplamento do equipamento à malha de aterramento sob

ensaio estão descritos na Figura 25. Conforme já mencionado foram poucos pontos

identificados na instalação que permitiram a realização do ensaio.

Para o método de pontos equipotenciais na SE Arapoti foram selecionados os

seguintes pontos para retorno dos circuitos de corrente e potencial:

• Ec: Local de aterramento do eletrodo de corrente (Ec), distante 200 m do

TR1. No circuito de corrente foi utilizado cabo blindado coaxial RG 58 de

impedância característica 50Ω para conexão da malha de aterramento

com o eletrodo auxiliar de corrente.

• Ep: Local de aterramento do eletrodo de potencial (Ep), distante 60 m da

periferia da subestação na direção do eletrodo de corrente (Ec). No

circuito de potencial foi utilizado cabo isolado 12WF-12, diâmetro 1,5 mm

para conexão da malha de aterramento com o eletrodo auxiliar de

potencial.

A Figura 28 apresenta um croqui da disposição dos circuitos de correntes.

34

Figura 28: Croqui do circuito de corrente nas insta lações da SE Arapoti.

A Tabela 3 apresenta os resultados dos pontos de conexão verificados

durante o ensaio para a metodologia de equipotenciais.

Tabela 3: Verificação de conexões de equipamentos à malha de aterramento SE Arapoti. Método de Pontos Equipotenciais.

Ponto de Medição X (Megabras)

Nível de Equipotencialização com o melhor ponto

X

(STM 02)


Portão acesso pedestre 1,02 Bom 1,00 Melhor ponto

Motor portão 1,00 Melhor ponto 1,06 Bom

Cerca Lateral esquerda

(ponto 1) 1,01 Bom 1,15 Bom


(ponto 2) 1,10 Bom 1,35 Regular


(ponto 3) 1,24 Bom 1,48 Insatisfatório

Cerca Lateral esquerda (ponto 4) 1,27 Regular 1,45 Insatisfatório


(ponto 5) 1,30 Regular 1,55 Insatisfatório

Bandeira (1) 5,27 Insatisfatório 5,92 Insatisfatório


35



X

(STM 02)



Trafo 1 (carcaça) 1,52 Insatisfatório 1,78 Insatisfatório

Trafo 2 (carcaça) 1,75 Insatisfatório 2,06 Insatisfatório


durante o ensaio para o método do alicate terrômetro.

Tabela 4: Verificação de conexões de equipamentos à malha de aterramento SE Arapoti. Método do Alicate Terrômetro.

Ponto de Medição Alicate Terrômetro [valor de resistência em Ω] Estado Conexão

Portão acesso pedestre 0,100 ok

Motor portão

Motor portão 0,174 ok

Cerca lateral esquerda (ponto 1)

Portão acesso pedestre 0,110 ok

Cerca lateral direita

Cerca lateral esquerda (ponto 1) 0,105 ok


Cerca lateral esquerda (ponto 2) 2,331 insatisfatória







Corrimão (1a) - casa de comando



36




Cerca lateral esquerda (ponto 5) 50,132 Insatisfatória

Bandeira (1)


Bandeira (2)


Bandeira (3)

Bandeira (1) 52,022 insatisfatória

Trafo 1 (trilho)


Trafo 1 (Condutor 1)


Trafo 1 (Condutor 2)

Trafo 1 0,095 ok

Trafo 2


Bandeira (2)


Bandeira (3)


Bandeira (3)

Corrimão (2a) - casa de comando 0,021 ok

Corrimão (2b) - casa de comando

Corrimão (1a) - casa de comando -0,018 ok

Corrimão (1b) - casa de comando

Corrimão (1b) - casa de comando 0,079 ok


37

Os pontos verificados neste ensaio corresponderam aos únicos pontos

disponíveis no momento da verificação, uma vez que, a subestação encontrava-se

em fase final de construção da parte civil e da instalação dos equipamentos

elétricos.

Os resultados obtidos mostram grande diferença entre os potenciais das

estruturas metálicas medidas, porém, não se pode afirmar se estas diferenças são

relativas à malha de aterramento principal ou apenas entre estes poucos pontos

medidos, pois as distâncias envolvidas para esta comparação com a haste

identificada inviabilizaram esta comparação.

Verificou-se pelos dois métodos claro problema de aterramento nas bandeiras

e nos corrimões. Há uma grande probabilidade de não ter sido feita a conexão

desses pontos com a malha, já que uma subestação nova não teria problemas de

corrosão. Para se ter certeza é necessário fazer a abertura da terra e verificar o

ponto de conexão fisicamente.

A malha perimetral, segundo projeto, está interligada com a malha principal,

isto significa que os pontos de cerca deveriam estar medindo dentro do limite de

potencial estabelecido pelo método de equipotenciais ( xVtestex 25,1≤≤ ).

Pelos dois métodos, a maioria dos pontos de cerca medidos apresentou

conexão satisfatória. Aqueles pontos cujo valor foi ultrapassado devem ser

verificados fisicamente.

5.2 ENSAIOS NA SE XISTO

A SE Xisto é do tipo desabrigada que abaixa o nível de tensão de 34,5 kV a

13,8 kV. As medições foram realizadas com solo seco e dia ensolarado. A Figura 29

apresenta o desenho da malha de aterramento da SE Xisto.

38

Figura 29: Desenho da pontos de aterramento da SE X isto.

Na Figura 29 são indicados em azul os pontos onde foram verificados os

locais de conexão à malha de aterramento.

Na Figura 30 e na Figura 31 são mostrados alguns dos pontos acima

identificados nos dias das medições.

39

Figura 30: À esquerda a caixa de inspeção frente es querda. À direita caixa de inspeção frente

direita.

Figura 31: À esquerda ponto 6. À direita pára-raio antena VHF.


ensaio estão descritos na Figura 29.

Para o método de pontos equipotenciais na SE Xisto foram selecionados os

seguintes pontos para retorno dos circuitos de corrente e potencial:

• Ec: Local de aterramento do eletrodo de corrente (Ec), distante 127 m da

caixa de inspeção frente direita. No circuito de corrente foi utilizado cabo

blindado coaxial RG 58 de impedância característica 50Ω para conexão

da malha de aterramento com o eletrodo auxiliar de corrente.

40





potencial.


Figura 32: Croqui do circuito de corrente nas insta lações da SE Xisto.



Tabela 5: Verificação de conexões de equipamentos à malha de aterramento SE Xisto. Método de Pontos Equipotenciais.



X

(STM 02)


Refletor fundo esquerdo 1,16 bom 1,00 bom (melhor ponto)

Caixa de inspeção frente esquerda

1,19 bom 1,09 bom

Ponto 1 1,14 bom 1,16 bom







41



X

(STM 02)





Ponto 11 * * 1,16 bom

Ponto 12 * * * *

Ponto 13 1,03 bom 1,29 regular

Ponto 14 * * 1,29 regular




Caixa de inspeção frente direita 1,09 bom 1,09 bom






Ponto 23 1,00 bom (melhor ponto) 1,22 bom



Pára-raio - antena VHF 1,43 insatisfatório 1,77 ruim

Portão 1 1,26 regular 1,56 ruim

Cerca frente 1,19 bom 1,53 ruim



42

Tabela 6: Verificação de conexões de equipamentos à malha de aterramento SE Xisto. Método do Alicate Terrômetro.


Caixa de inspeção frente esquerda 0,113 ok

Ponto 9


Ponto 8


Ponto 6


Ponto 7


Ponto 2


Refletor fundo esquerdo

Refletor fundo esquerdo 0,081 ok

Ponto 1

Ponto 1 0,078 ok

Ponto 3

Ponto 1 0,068 ok

Ponto 4

Ponto 1 0,077 ok

Ponto 5

Ponto 1 0,097 ok

Ponto 10

Ponto 1 0,093 ok

Ponto A

Ponto 1 0,099 ok

Ponto 11

43


Ponto 1 0,098 ok

Ponto B

Ponto 1 0,112 ok

Ponto 16

Ponto 1 0,119 ok

Ponto 14

Ponto 1 0,133 ok

Ponto 13

Ponto 13 0,041 ok

Ponto 14

Ponto 13 0,071 ok

Ponto 17

Ponto 13 0,075 ok

Ponto C

Ponto 13 0,082 ok

Ponto D

Ponto 13 0,097 ok

Ponto 18

Ponto 13 0,104 ok

Ponto 19

Ponto 13 0,102 ok

Ponto 20

Ponto 13 0,113 ok

Ponto 21

Ponto 13 0,106 ok

Ponto 22

44


Ponto 13 0,124 ok

Ponto 24

Ponto 17 0,081 ok

Ponto 23

Ponto 23 0,066 ok

Caixa de inspeção frente direita

23 0,042 ok

Refletor fundo direito

Ponto 25 0,148 ok

Ponto 26

Ponto 1 0,153 ok

Ponto 26

Ponto 26 0,892 insatisfatória

Cerca fundo

Pára-raio - antena VHF 0,486 ok

Ponto 15

Cerca frente 0,776 insatisfatória

Pára-raio - antena VHF

Pára-raio - antena VHF 0,361 ok

Base - cubículo VHF

Base - cubículo VHF 0,890 insatisfatória

Ponto 15

Portão 1 0,962 insatisfatória

Ponto E

Portão 1 0,069 ok

Portão 2

45

Na metodologia de pontos equipotenciais, a análise comparativa entre o

equipamento protótipo STM-02 e o equipamento TM-25m da Megabras permite

concluir que a medição feita com o equipamento protótipo é mais conservativa. A

maioria dos pontos indicados como bons pelo TM-25m foram indicados também

como bons pelo STM-02. Porém, alguns dos pontos indicados como bons ou

regulares com o TM-25m, apresentaram-se como pontos ruins com o STM-02.

É importante destacar nesta análise que todos os valores foram comparados

em relação ao ponto que apresentou menor valor de potencial na instalação. Este

ponto correspondeu ao ponto 23 indicado pelo TM-25m e ao refletor fundo esquerdo

indicado pelo STM-02. Apesar dos pontos de menor potencial serem diferentes para

os dois equipamentos, a diferença percentual entre um valor e outro, para o mesmo

ponto, não supera os 22%, valor inferior ao critério de 25% pelo que a conexão entre

os dois pontos é existente. Esses dois pontos estão dentro da malha principal da

subestação.

Todos os pontos de conexão desta subestação foram medidos e

considerados em bom estado, pois os valores estão dentro dos limites estabelecidos

tanto pelo Método do alicate terrômetro quanto pelo método de equipotenciais.

Os pontos de cerca estão indicados por “insatisfatórios”. Isto é justificado pois,

segundo projeto, a malha perimetral não está conectada com a malha principal,

portanto o critério está correto.

Foi identificado problema na conexão do pára-raios da antena de

comunicação VHF com a malha da SE através da análise em alta frequência.

Segundo o projeto da malha a antena VHF é conectada a malha de aterramento da

SE através de um condutor. Este resultado apontado pelo equipamento indica a

possibilidade de altas diferenças de potencias na ocorrência de fenômenos rápidos

como descargas atmosféricas ou manobras de equipamentos.

Na metodologia de verificação de conexões utilizando o alicate terrômetro, a

análise dos resultados mostrou que a maioria dos pontos apresentou conexão

satisfatória com a malha de aterramento principal. Adicionalmente, confirmou-se a

inexistência de conexão do pára-raios com a malha da cerca perimetral.

Nesta metodologia admitiu-se a existência de conexão entre o pára-raios e a

malha de aterramento principal da SE, porém, o valor medido de 0,486 Ω é bem

próximo do limite superior de aceitação desta metodologia (0,5 Ω).

46

A análise comparativa entre os resultados das metodologias de equipotenciais

e do alicate terrômetro indicaram concordância. Destaca-se a verificação da

conexão do pára-raios da antena VHF onde o limite superior de aceitação de 0,5 Ω do alicate terrômetro apontou para existência de conexão o que concorda com o

projeto da malha. Porém, como foi mencionado anteriormente, o valor medido entre

o pára-raios e um ponto da malha principal, é próximo do valor limite, sendo este

mais alto quando comparado com a média dos outros valores. Isto permite concluir

que mesmo existindo conexão, há problema na mesma. Esta ideia fica reforçada

pela metodologia de equipotenciais, cujos valores obtidos em campo indicam

diferença de potenciais para fenômenos rápidos entre a antena VHF e a malha da

SE.

5.3 ENSAIOS NA SE FAZENDA RIO GRANDE

A SE Fazenda Rio Grande é do tipo desabrigada que abaixa o nível de tensão

de 34,5 kV a 13,8 kV. As medições foram realizadas com solo seco e dia

ensolarado.

A Figura 33 apresenta o desenho da malha de aterramento da SE Fazenda

Rio Grande.

47

Figura 33: Desenho dos pontos de aterramento da SE Fazenda Rio Grande.

São indicados em azul os pontos onde foram verificados os locais de conexão

à malha de aterramento.

A Figura 34 e a Figura 35 mostram alguns dos pontos acima identificados no

dia das medições.

48

Figura 34: À esquerda ponto 12. À direita medição c om alicate terrômetro entre os pontos 1 e

4.

Figura 35: À esquerda ponto 10. À direita carcaça p onto 14.


ensaio estão descritos na Figura 33.

Para o método de pontos equipotenciais na SE Fazenda Rio Grande foram

selecionados os seguintes pontos para retorno dos circuitos de corrente e potencial:

• Ec: Local de aterramento do eletrodo de corrente (Ec), distante 110 m do

ponto limite da malha situado na parte traseira do terreno. No circuito de

corrente foi utilizado cabo blindado coaxial RG 58 de impedância

característica 50 Ω para conexão da malha de aterramento com o

eletrodo auxiliar de corrente.





potencial.

49


Figura 36: Croqui do circuito de corrente nas insta lações da SE Fazenda Rio Grande.



Tabela 7: Verificação de conexões de equipamentos à malha de aterramento SE Fazenda Rio Grande. Método de Pontos Equipotenciais.

Ponto de Medição X (Megabras) Nível de

Equipotencialização com o melhor ponto

X

(STM 02)












Ponto 11 A * bom * bom

Ponto 11 B 1,19 bom 1,04 bom

Ponto 12 1,26 regular 1,21 bom

50

Ponto de Medição X (Megabras) Nível de

Equipotencialização com o melhor ponto

X

(STM 02)


Ponto 13 * * * *

Ponto 14 1,42 regular 1,32 regular







Ponto 21 * bom * bom



Ponto 24 (Trafo de aterramento) 1,01 bom 1,01 bom















Ponto 39 (portão - interior) 3,41 ruim 2,90 ruim

51



Tabela 8: Verificação de conexões de equipamentos à malha de aterramento SE Fazenda Rio Grande. Método do Alicate Terrômetro.

Ponto de Medição Alicate Terrômetro [ valor de resistência em Ω]

Estado Conexão

Ponto 1 0,102 ok

Ponto 2

Ponto 1 0,100 ok

Ponto 3

Ponto 1 0,101 ok

Ponto 4

Ponto 1 0,120 ok

Ponto 5

Ponto 1 0,185 ok

Ponto 6

Ponto 1 0,153 ok

Ponto 7

Ponto 1 0,145 ok

Ponto 8

Ponto 1 0,133 ok

Ponto 9

Ponto 1 0,190 ok

Ponto 10

Ponto 1 0,134 ok

Ponto 11

Ponto 1 0,171 ok

Ponto 11 A

Ponto 8 0,170 ok

Ponto 12

52


Estado Conexão

Ponto 8 0,178 ok

Ponto 13

Ponto 8 0,197 ok

Ponto 14

Ponto 10 0,201 ok

Ponto 15

Ponto 10 0,188 ok

Ponto 16

Ponto 10 0,200 ok

Ponto 17

Ponto 10 0,173 ok

Ponto 18

Ponto 17 0,138 ok

Ponto 19

Ponto 17 0,139 ok

Ponto 20

Ponto 17 0,140 ok

Ponto 21

Ponto 17 0,154 ok

Ponto 22

Ponto 17 0,130 ok

Ponto 23

Ponto 20 0,177 ok

Ponto 24

Ponto 20 0,184 ok

Ponto 25

Ponto 20 0,184 ok

Ponto 26

53


Estado Conexão

Ponto 24 0,174 ok

Ponto 27

Ponto 24 0,181 ok

Ponto 28

Ponto 24 0,170 ok

Ponto 29

Ponto 24 0,189 ok

Ponto 30

Ponto 24 0,170 ok

Ponto 31

Ponto 24 0,162 ok

Ponto 32

Ponto 24 0,150 ok

Ponto 33

Ponto 24 0,162 ok

Ponto 34

Ponto 24 0,224 ok

Ponto 35

Ponto 24 0,191 ok

Ponto 36

Ponto 24 0,219 ok

Ponto 37

Ponto 24 0,254 ok

Ponto 38

Ponto 35 0,183 ok

Ponto 38

Ponto 35 0,046 ok

Ponto 36

54


Estado Conexão

Ponto 37 0,102 ok

Ponto 38

Todos os pontos de conexão desta subestação foram medidos e

considerados em bom estado, pois os valores estão dentro dos limites estabelecidos

tanto pelo método do alicate terrômetro quanto pelo método de equipotenciais.

O ponto 14, medido pelo método de pontos equipotenciais, foi a exceção, pois

ultrapassou o limite estabelecido de 25%. É necessário verificar o estado deste

ponto fisicamente, pois foi detectado um problema nesta conexão. É importante

destacar que nesta análise todos os valores foram comparados em relação ao ponto

que apresentou menor valor de potencial na instalação. Este ponto correspondeu ao

ponto 28 indicado pelo equipamento TM-25m e ao ponto 23 indicado pelo

equipamento STM-02. Ainda que foram indicados pelos equipamentos pontos

diferentes, como pontos de menor potencial, a diferença percentual entre um valor e

outro para o mesmo ponto não supera os 7%, valor inferior ao critério de 25% pelo

que a conexão entre os dois pontos é existente. Esses dois pontos estão dentro da

malha principal da subestação.

O projeto da malha de aterramento indica descontinuidade entre a malha

principal da subestação e a malha da cerca perimetral. Isto foi verificado em campo

pelos equipamentos STM-02 e Megabras Tm-25 apresentando conexão ruim do

ponto 39.

A análise comparativa entre os resultados das metodologias de equipotenciais

e do alicate terrômetro indicou concordância.

55

6 CONCLUSÕES

A análise comparativa entre os resultados obtidos como a metodologia de

equipotenciais e a metodologia do alicate terrômetro indicou concordância entre as

metodologias. Foram verificados problemas de conexão de estruturas metálicas com

as malhas através das metodologias de pontos equipotenciais e do alicate

terrômetro, apesar de não indicarem o grau de corrosão ou envelhecimento ou

desconexão dos cabos.

Para uma inspeção periódica e manutenção de malhas de aterramento de

subestações, os dois métodos são válidos e se complementam, ou seja, erros por

limitações de um método podem ser identificados com outro método.

O método do alicate terrômetro permite verificar a conexão entre pontos

próximos dentro de uma instalação sendo limitado pelo comprimento do condutor de

ensaio, que por sua vez não deve ser muito grande devido à injeção de corrente do

equipamento. Desta forma, a metodologia do alicate terrômetro não permite analisar

pontos muito afastados, e por sua vez, descobrir o menor valor de potencial da

instalação. Já através do método de medição de equipotenciais é possível comparar

de forma direta todos os pontos de medição em relação ao ponto que apresenta um

menor potencial, ponto que é encontrado depois de medir o potencial de todas as

conexões visíveis de equipamentos à malha de aterramento em estudo, em relação

a um eletrodo de potencial estabelecido como referência. A adequada determinação

desse ponto mínimo determina o sucesso da metodologia.

A principal vantagem do método de equipotenciais quando comparado com o

método do alicate terrômetro, é a possibilidade de determinar o estado de todos os

pontos de conexão em relação a um único ponto. Além da possibilidade de

caracterizar diferenças de potenciais entre diversos pontos da subestação que

podem acontecer no momento de surtos de alta frequência. Porém, o procedimento

da medição realizado com o método do alicate terrômetro é mais simplificado, uma

vez que não é necessária a utilização de hastes nem o lançamento de cabos fora da

zona de influência da área de medição, podendo ser utilizado em áreas urbanas

onde não é possível fincar hastes no solo para injeção de corrente e para referência

de potencial.

56

7 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

• Comparação entre metodologias de medição de aterramento em alta

frequência para subestações energizadas e metodologias convencionais

para subestações desenergizadas.

• Verificação do grau de degradação de condutores e conexões enterradas

com métodos que eliminem a necessidade de abertura de valetas.

• Análise da linearidade da relação V/A (Volt/Ampère) sobre o resultado

mostrado pelos terrômetros que injetam corrente em alta frequência.

• Análise específica de medição em alta frequência de resistência de

aterramento em torres de transmissão energizadas.

57

REFERÊNCIAS

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instrument , IEEE trans. on Power Delivery, v. 8, n. 3, 1993.

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step voltage measurements , IEEE trans. on Power Delivery, v. 9, n. 4, 1994.

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resistência de malhas de terra energizadas, em SES 34,5/13,8 kV e

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[4] GALVANI, L.V.; MAGUERROSKI D.; BESEN C. et al. Avaliação de malhas

de terra em subestações energizadas através de medi ções seletivas em

freqüência diferente de 60Hz . In: SEMINÁRIO NACIONAL DE PROTEÇÃO

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de Pesquisa e Desenvolvimento Ciclo 2003/2005, Empresa Energética de

Mato Grosso do Sul S.A. e Fundação Paulista de Tecnologia e Educação,

Campo Grande, 2005.

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Avaliação do Aterramento de Equipamentos em SE’s En ergizadas .

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[7] VISACRO FILHO, S. Aterramentos elétricos: conceitos básicos, técnicas

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Artliber, 2002.

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agosto, 2009.

[9] LEITE, C.M.; PEREIRA FILHO, M.L. Técnicas de aterramentos elétricos:

cálculos, projetos e softwares para aterramentos el étricos . 4.ed. São

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[10] KINDERMANN, G.; CAMPAGNOLO, J. M; Aterramento Elétrico. 5. Ed.,

Edição do Autor, Florianópolis, SC, 2002.

[11] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15749:

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Solo em Sistemas de Aterramento”, norma técnica, agosto, 2009.

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[19] KINDERMANN, G. Choque elétrico . 3. ed., Edição do Autor,

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[22] COPEL DISTRIBUIÇÃO SA. ITP 0938039-01: “Roteiro de Inspeção de

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universidade federal do paranÁ higor leonardo … · malhas de aterramento, pois estas envelhecem...

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