ATERRAMENTO DE REDE DE DISTRIBUIÇÃO NTD

Transcrição

1 Página: 1 de 9 Data Elaboração: Dezembro/07 Data Revisão : Setembro/08 1. Objetivo Esta norma tem a finalidade de uniformizar os procedimentos para especificação, execução, medição e inspeção dos serviços de aterramento de redes aéreas de distribuição de energia elétrica da RGE Sul. 2. Conceitos Básicos 2.1. Aterramento O aterramento do neutro da rede, pára-raios, reguladores, religadores, chaves a óleo, transformadores e demais equipamentos, destina-se à proteção de pessoas e do próprio equipamento contra desequilíbrios de correntes, descargas atmosféricas e problemas de isolação, conduzindo à terra as correntes e assegurando o bom funcionamento dos equipamentos de proteção do sistema elétrico Rede de Distribuição Primária Urbana RDU Parte de um sistema de distribuição primária destinada ao fornecimento de energia elétrica a consumidores situados em zona urbana, normalmente com grande concentração de clientes Rede de Distribuição Primária Rural RDR Parte de um sistema de distribuição destinada ao fornecimento de energia elétrica a consumidores situados no meio rural, isto é, locais afastados dos centros urbanos, com baixa densidade demográfica, baixa demanda de energia elétrica e predominância de propriedades rurais Rede de Distribuição Primária ou Média Tensão São circuitos em média tensão a 3 fios, com tensão nominal de operação de 13,8kV ou 23,0kV, de acordo com a tensão existente na área do atendimento e classe de isolação de 15kV ou 25kV, respectivamente Rede de Distribuição Secundária ou Baixa Tensão São circuitos em baixa tensão com tensão nominal de operação de 380/220V ou 220/127V, de acordo com a tensão existente na área de atendimento. Em pequenas extensões de redes podem existir derivações secundárias a três ou dois fios. Sistema secundário com neutro descontínuo, ou seja, não existe conexão entre os condutores de neutro dos transformadores Subestações de Distribuição Parte do sistema de distribuição empregando, normalmente, arranjos típicos e equipamentos padronizados, sendo suprida nas tensões de 69kV, a qual possuem barramentos secundários de 13,8kV e/ou 23,0kV Sistema de Retorno por Terra - MRT Sistema de média tensão constituído de apenas uma fase, na qual atende transformadores monofásicos conectados entre fase e terra com retorno por terra. Este sistema é empregado em zonas rurais com baixa densidade de carga. 3. Condições Gerais O sistema de aterramento é um fator preponderante para o bom desempenho e segurança do sistema elétrico ao qual está conectado, por isso deve ter confiabilidade e qualidade compatíveis com o sistema elétrico. Basicamente, o aterramento deve apresentar os seguintes requisitos: Capacidade de condução de corrente;

2 Página: 2 de 9 Valor de resistência mínima garantida independente das condições climáticas; Tempo de vida útil compatível com a vida do sistema a ser protegido; Proporcionar segurança ao pessoal e aos equipamentos aos quais foi eletricamente conectado. Nota 1: As instruções contidas neste Manual, referem-se a aterramentos executados pelo método convencional (tentativas), ou seja, a resistência do aterramento é medida a cada haste cravada ao solo, não sendo portanto elaborado o projeto específico para cada aterramento. Nota 2: Todo aterramento realizado na rede de distribuição deve estar afastado de no mínimo 30m do aterramento da rede das Empresas de Telecomunicações. 4. Referências normativas NR 10 - Instalações e Serviços em Eletricidade ABRADEEE Proteção e Aterramento NTD 002 Projetos de Redes Aéreas NTD Simbologia NTD Terminologia, Operação e Manutenção NTD Estruturas e Equipamentos de Distribuição Rede Convencional NTD Equipamentos Especificações Básicas Gerais NTD Hastes de Aterramentos 5. Tipos de Aterramentos 5.1. Sistema de Média Tensão O sistema de média tensão da RGE Sul é composto por 3 fios, não sendo utilizado condutor de aterramento em média tensão com exceção dos aterramentos temporários. Os aterramentos definitivos de média tensão se destinam somente aos equipamentos Equipamentos Deverão ser aterrados pára-raios, transformadores, religadores, reguladores de tensão, chaves tripolares, seccionalizadoras, capacitores, blindagem de cabos isolados, mensageiros de rede compacta, etc. O objetivo do aterramento das massas dos equipamentos é assegurar a operação rápida e efetiva dos dispositivos de proteção, na ocorrência de defeitos devido a rupturas no isolamento, e limitar a valores não perigosos as tensões de toque e de passo. Os seguintes procedimentos devem ser adotados: a) Aterrar as carcaças e/ou ferragens de todos os equipamentos. b) Executar esses aterramentos de forma a garantir as condições operacionais e de segurança. c) Em redes do tipo MRT a estrutura com transformador deve ter duas descidas para terra conectadas a haste ou malha de aterramento. d) Para as redes de média tensão as estruturas com equipamentos devem ter uma descida para terra conectada a haste ou malha de aterramento. Nota 3: Todos os componentes aterrados devem estar interligados ao mesmo sistema de aterramento Baixa Tensão O aterramento da baixa tensão nas redes de distribuição, consiste basicamente no aterramento do neutro da rede secundária, e deve satisfazer os seguintes requisitos: a) O aterramento do neutro da baixa tensão deve ser efetivado ao longo da rede (multi-aterrado) a cada 150m, com uma única haste, de maneira sólida e permanente.

3 Página: 3 de 9 b) O neutro da baixa tensão deve ser sempre aterrado junto ao equipamento em todo fim de rede secundária. c) Para redes urbanas devem ser realizados aterramentos intermediários em cada meio de vão de rede (entre o transformador e os finais de rede) d) Para redes rurais devem ser realizados aterramentos intermediários entre o transformador e os finais de rede, distanciados em no máximo 150 metros. e) No caso de não existir rede de baixa tensão, transformador exclusivo para o consumidor, o neutro é aterrado somente através da entrada de serviço, de maneira sólida e permanente. f) A interligação do neutro da rede secundária ao neutro do transformador deve ser feita aérea e com cabo de alumínio nú 2 AWG CA, que deve também ser interligado ao dispositivo de aterramento do transformador e dos pára-raios Consumidores Atendidos em Baixa Tensão a) Em cada ponto junto à medição do ramal de entrada, deve ser executado aterramento, cujo valor da resistência de terra não deverá ser superior a 25Ω em qualquer época do ano. b) O neutro do ramal de entrada deverá ser aterrado num ponto único, junto com a caixa do medidor. c) O condutor de aterramento deverá ser tão curto e retilíneo quanto possível, sem emenda e não deverá ter dispositivo que possa causar sua interrupção. d) O condutor de aterramento deverá ser protegido mecanicamente por meio de eletroduto, para proteger e ocultar o condutor. e) Nos atendimentos acima de 100A, o ponto de conexão do condutor de aterramento ao eletrodo deverá ser acessível para inspeção e protegido mecanicamente por uma caixa de concreto, alvenaria ou similar. f) Partes metálicas da entrada de serviço sujeitas a energização deverão ser permanentemente ligadas à terra. g) O eletrodo de terra deverá ser preferencialmente haste de aterramento de aço-cobre Consumidores Atendidos em Média Tensão a) A cada ponto junto à medição, deve ser executado aterramento cujo valor da resistência de terra não deverá ser superior a 10Ω em qualquer época do ano. b) Em alternativa ao valor de resistência de aterramento estabelecido no item anterior, poderá ser apresentado projeto do sistema de aterramento atendendo aos valores de tensão de passo e de contato definidas na NBR da ABNT. c) O condutor de aterramento deverá ser contínuo, isto é, não deverá ter em série nenhuma parte metálica da instalação. d) O eletrodo de terra deverá ser preferencialmente a haste de aterramento de aço-cobre Aterramento de Cercas e Assemelhados A existência de cercas de arames ou semelhantes construídos ao longo ou cruzando as faixas de redes de distribuição, de média e baixa tensão, é fato bastante comum nos sistemas elétricos. Devido a proximidade destas cercas ou contato acidental com as redes de distribuição, podem aparecer correntes induzidas. Com a finalidade de se evitar acidentes, todas as cercas ou semelhantes existentes sob as redes de média e baixa tensão, deverão ser seccionadas e aterradas. 6. Valores Limites e Métodos de Aterramentos 6.1. Valores limites Os valores máximos de resistência de terra previstos para os aterramentos dos equipamentos (Banco de capacitores, pára-raios, religadores, seccionalizadores e reguladores de tensão) não devem ultrapassar os 10Ω. Os valores máximos de resistência de terra previstos para os aterramentos dos transformadores preferencialmente não devem ultrapassar os 10Ω. Entretanto, se não for obtido o valor preferencial quando colocadas até seis hastes paralelas, deve ser realizado o tratamento químico do solo.

4 Página: 4 de 9 Para os transformadores do sistema MRT, caso não se obtenha o valor preferencial depois de seguidos os procedimentos 6.2.1, e 6.2.3, recomenda-se por razões econômicas os valores máximos constantes na tabela 1. Tabela 1 Valores limites para os aterramentos do sistema MRT Potência do Transformador Resistência Máxima 10 kva 50 Ω 15 kva 33 Ω 25 kva 20 Ω Nota 4: Os valores dos aterramentos intermediários das redes de baixa tensão não devem ultrapassar os 25Ω, caso não se obtenha valores inferiores com a aplicação de até duas hastes, deverá ser realizado o tratamento químico do solo. Nota 5: Em regiões urbanas com dificuldades de aplicação de diversas hastes, poderá ser realizado o tratamento químico após a instalação da primeira haste Métodos de Aterramentos A redução da resistência de aterramento pode ser obtida através da interligação de diversas hastes em paralelo ou através do tratamento químico do solo. Para a execução da malha de aterramento devem ser desenvolvidos e observados os seguintes procedimentos: Primeira Haste a) Abrir uma cava de 0,60x0,60x0,60m de largura, comprimento e profundidade, distanciada de 0,80 a 1,0m da face lisa do poste, no mesmo lado da descida do fio de aço-cobre. b) Cravar a haste de aço-cobre na cava aberta, deixando a ponta 0,40m acima do fundo da cava, a fim de permitir a instalação do conector de medição. c) Medir a resistência de aterramento da haste cravada, desconectada do fio de descida. d) Caso o valor de resistência obtido seja inferior ou igual ao desejado, cravar a haste mais 0,30m, deixando uma distância suficiente para a instalação do conector. (Ver nota 6). e) Instalar o conector e realizar a conexão ao cabo de aterramento f) Efetuar a cobertura e o apiloamento da cava. g) Medir novamente a resistência de terra, agora com o fio de descida já conectado à haste. Nota 6: Caso não se obtenha os valores de resistência de aterramento determinada, deve ser adotado o método das hastes paralelas descrito em Hastes Paralelas a) Quando o valor de resistência de terra for superior ao desejado, com a utilização de apenas uma haste, deverá ser adicionada uma nova haste. b) Procede-se a interligação em paralelo das hastes c) Medir a resistência de aterramento das hastes cravadas e interligadas, desconectadas do fio de descida. d) Caso o valor de resistência medido seja superior ao determinado, hastes adicionais devem ser instaladas distanciadas 2,5m da primeira haste. (Ver Nota 7). e) Caso o valor de resistência com a utilização de 5 hastes seja superior ao valor determinado deverá ser utilizado o tratamento químico do solo. Nota 7: O fato de aumentar o número de hastes interligadas em paralelo diminui o valor da resistência equivalente, porém a redução não segue a equação simples de associação de resistências em paralelo, apresentando uma "saturação" quando se aumenta o número de hastes em paralelo, desta forma é

5 Página: 5 de 9 recomendado a utilização de no máximo 6 hastes. Caso não se obtenha os valores de resistência de aterramento determinada, deve ser adotado o método de tratamento químico descrito em A figura 2 ilustra a seqüência de cravação das hastes em paralelo alinhadas, até a obtenção do valor de resistência de terra desejado. Equipamento Fonte 6ª Haste 4ª Haste 1ª Haste 3ª Haste 5ª Haste 2ª Haste 2,5m 2,5m 2,5m 2,5m Figura 2 Seqüência de instalação das hastes de aterramento Tratamento Químico do Solo O processo de tratamento químico deve ser considerado como uma das ultimas alternativas uma vês que é realizado com a utilização de produtos químicos não estáveis ou produtos que são lixiviados (lavados) pela ação da chuva no solo. Além disso, esses produtos normalmente atacam o material constituinte da malha (hastes e cabos), provocando corrosão e oxidação e aumentando, portanto a resistência de contato. O processo de tratamento químico é realizado com base na mistura de um gel especifico ao solo. Esse gel é constituído essencialmente da mistura de diversos sais que em combinação entre eles e em presença d'água formam um gel condutor. Nota 8: A mistura deve ser manuseada com cuidado especial, pois um dos componentes do gel, é o sulfato de cobre ou de alumínio que é um produto venenoso, devendo-se portanto observar todas as precauções de segurança. A figura 3 ilustra a aplicação do produto no sistema de aterramento.

6 Página: 6 de 9 Figura 3 Seqüência de aplicação do produto de tratamento químico Nota 9: A tratamento químico deve ser realizado nas hastes de número 1 e 2 da figura 2. Caso não se obtenha os valores de resistência de aterramento determinada, mesmo com a realização do tratamento químico, deve ser adotado o método das hastes em estrela descrito em Hastes em Estrela a) Instalar uma haste adicional distanciada 2,5m da primeira haste conforme figura 4. b) Caso o valor de resistência medido seja superior ao determinado, hastes adicionais devem ser instaladas. c) Procede-se a interligação em paralelo das hastes conforme figura 4. A figura 4 ilustra a seqüência de cravação das hastes em paralelo alinhadas, até a obtenção do valor de resistência de terra desejado.

7 Página: 7 de 9 10ª Haste 9ª Haste Equipamento Fonte 6ª Haste 1ª Haste 4ª Haste 3ª Haste 5ª Haste 2ª Haste 7ª Haste 8ª Haste Figura 4 Seqüência de instalação das hastes de aterramento 6.3. Metodologia de Medição da Resistência de Aterramento Para efetuar uma medição de resistência de aterramento, é necessário que se tenha um ponto onde se injeta uma corrente e um ponto onde se retira esta corrente. A corrente é injetada através do sistema de aterramento a ser medido e retirado através de um aterramento ou terra auxiliar que poderá ser composto de uma ou mais hastes interligadas. Pela Lei de Ohms, a corrente injetada circulará pela terra e provocará na superfície da mesma uma tensão resultante do produto desta corrente pela resistência da terra até o ponto a ser medido. Existem vários métodos para se efetuar uma medida de resistência de terra, porém o mais prático e mais utilizado é o da medida através do aparelho "MEGGER" ou similar. As conexões do aparelho e eletrodos devem estar firmes e limpos, de modo a não produzirem resistências nos contatos dos bornes.

8 Página: 8 de 9 A figura 5 ilustra a forma de instalação do medidor de resistência de terra: Figura 5 Esquema de medição 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 se dará quando a distância entre o terra a ser medido e o eletrodo de tensão for de aproximadamente 60% da distância entre o terra a ser medido e o terra auxiliar, ou seja: X = 60%.D a) Cravar os eletrodos de tensão e corrente a 24m (dist. X) e 40m (dist. D) respectivamente, do terra a ser medido. b) Escolher a escala apropriada, ou seja, aquela que corresponda a indicação mais próxima do final da escala do aparelho c) Operar a chave do aparelho e anotar a 1ª leitura d) A 2ª leitura será obtida com o eletrodo de tensão deslocado de 3m em relação a posição da 1ª leitura e no sentido do eletrodo sob ensaio (21m do terra a ser medido). e) A 3ª leitura deverá ser obtida com o eletrodo de tensão deslocado 3m em relação a posição da 1ª leitura e no sentido do eletrodo de corrente (27m do terra a ser medido). f) Se a diferença entre as duas últimas leituras for inferior ou igual a 10% da primeira leitura, o valor da resistência de terra é a média aritmética das três leituras. Exemplo: 1ª leitura Ω 2ª leitura - 90 Ω 3ª leitura - 80 Ω Erro = (90 80) 125 = 0,08 = 8% < 10% ( ) R = = 98Ω 3

9 Página: 9 de 9 Se a diferença entre as duas últimas leituras for superior a 10% da 1ª leitura, será necessário deslocar os eletrodos de potencial e de corrente, afastando-os aproximadamente 3m do eletrodo sob ensaio, efetuando novas leituras. O eletrodo de potencial deverá ficar sempre a 40% da distância do eletrodo de corrente. O valor da resistência de terra será sempre a média aritmética das três leituras.